如何使用STM32F1/F4驱动CS5463

一，前言

第一篇博客，记录一下我的毕设，写的不好的地方大家见谅。在我的毕设里，其中一个部分用到了一个电能测量的模块CS5463，在淘宝买到的附带程序基本都是51的程序，但是本人用的主控是STM32F4系列的核心版，具体型号是STM32F407ZG(和正点原子探索者是同一块芯片啦)，这就面临着要把CS5463的51的驱动代码移植到32上面。

其实我在网上有找过很多别人改写的驱动代码，也花钱买了据说亲测有效的驱动，未果。不是写的很乱，不然就是一点数据都读不出来。刚开始用的时候是从买别人的32驱动中下手，从别人的代码里改错，但是就是一直读到寄存器的值都是0，后来一气之下决定还是一句一句从51那边改驱动过来。

改这个驱动代码，其实最主要要改的便是读写寄存器和芯片初始化的地方，只要芯片的SPI时序对了，SPI能正常通信，芯片初始化成功，便能成功读到各个寄存器的数据。

二、SPI时序，引脚

CS5463这个芯片和单片机通信最主要是通过SPI通信的，芯片还具有一个中断引脚（在51那边的程序里，中断引脚没用上，所以在改到32时，中断引脚依然没接），下面把贴一下该模块的引脚图。

在32里面，SPI通信可以使用32硬件的时序，也可以使用软件模拟SPI的时序，本文里驱动SPI是使用软件模拟的方式，我一共用了2块板子成功驱动了这个模块，一个是正点原子F1精英版（主控STM32F103ZE），另一个是正点原子F4探索者板子(主控STM32F407ZG)，如果有这两块板子的朋友们可以直接下我的程序到板子上试试。

三、注意事项

有一个需要注意的地方！非常重要！ 无论用F1还是F4，也应该说只要是用32，就一定要注意！因为STM32的IO端口是分为输入模式和输出模式的，在SPI通信之中，有DO引脚，这个引脚在端口配置是要设置为输入模式的，（因为使用51，端口配置是不分输入输出的，所以在32里面要极为注意端口配置）。

注意： 目前本人用的工程模板为正点原子的模板，然后库函数里，F1和F4的端口配置也有细微的区别 ，下面也详细介绍一下这个区别。

在F1里面，端口配置如下:

在F1里，除了DO端口（在图中为PF3）设置为上拉输入（GPIO_Mode_IPU）之外，其他端口设置为推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP)，IO的速度统一设置为50Mhz。

在F4里面，端口配置如下：

在F4里，除了DO端口（在图中为PA3）先设置为普通输入模式（GPIO_Mode_IN），然后设置为上拉模式（GPIO_PuPd_UP）之外；其他端口先设置为普通输出模式（GPIO_Mode_OUT），再设置为推挽输出模式（GPIO_OType_PP)，IO的速度统一设置为50Mhz。

从代码中大家可以看出F1和F4的细微区别，但其实原理都一样。

四、驱动代码

另外需要注意的是，因为大家使用的电流传感器（电感绕的线圈扎数一般情况都不一样，所以建议大家在电流或者电压比例那个做一个小小的计算），目前贴出来的这个比例是只适用我自己的，比如在测电流函数中的 result = 3.23 * result + 7.62;这一句代码，是我根据我读到的寄存器的值和我实际的电流值用matlab做了拟合而得到的，所以各位在使用各个测量的函数时（比如测电流、电压、功率等），大家都需要自行对这个值与真实值进行校准。

改此驱动难点在于芯片是否和单片机通信成功，只要通信成功，单片机可以从芯片中读到值了，只要这个模块不是坏的，之后的数据处理都是小问题，由于电流互感器（这个模块使用的是电感），电压互感器感应到的值和实际值基本呈线性的关系，所以即使不用matlab去拟合得这么精确的函数，自己手算也能算出一个大概值，只要通过从芯片寄存器读到的值与实际值计算一个比例关系即可。

下面直接贴代码。（在此展示F1的驱动代码，使用F4的同学按照上面的提示相应的改端口驱动就行）。

#include "CS_5463.h"u8 RX_Buff[4];                 //CS5463读写缓冲区
#define CS5463_VScale       525             //计算电压比例,220V*250mv/110mv=500V
#define CS5463_IScale       500      //计算电流比例   (250/10) #define RST_CS5463     GPIO_Pin_0#define CS_CS5463      GPIO_Pin_1#define INT_CS5463     GPIO_Pin_2#define DO_CS5463      GPIO_Pin_3#define DI_CS5463      GPIO_Pin_4#define SCK_CS5463     GPIO_Pin_5void CS5463_Io_Init(void )
{   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOF, ENABLE);   //使能F端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;                GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);  GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);      }    void CS5463_Init(void )
{   CS5463_Io_Init();  GPIO_WriteBit(GPIOF,RST_CS5463 , Bit_RESET);delay_us(100);GPIO_WriteBit(GPIOF, RST_CS5463, Bit_SET);//发送同步序列RX_Buff[0] = CMD_SYNC1;RX_Buff[1] = CMD_SYNC1;RX_Buff[2] = CMD_SYNC0;CS5463WriteReg(CMD_SYNC1,RX_Buff);   //#define CMD_SYNC1       0XFF    //开始串口重新初始化
//----------------------
//初始化--配置寄存器
//相位补偿为PC[6:0]=[0000000]；
//电流通道增益为Igain=10；
//EWA=0;
//INT中断为低电平有效IMODE:IINV=[00]
//iCPU=0
//K[3:0]=[0001]RX_Buff[0] = 0x00;RX_Buff[1] = 0x00;RX_Buff[2] = 0x01;CS5463WriteReg(REG_CONFR,RX_Buff);  // #define REG_CONFR       0x40    //配置
//----------------------
//初始化--操作寄存器RX_Buff[0] = 0x00; //B0000_0000;RX_Buff[1] = 0x00; //B0000_0000;RX_Buff[2] = 0x60; //B0110_0000;CS5463WriteReg(REG_MODER,RX_Buff);   //#define REG_MODER       0x64    //操作模式
//初始化--CYCLE COUNT 寄存器,4000RX_Buff[0] = 0x00;RX_Buff[1] = 0x0F;RX_Buff[2] = 0xA0;                     //#define REG_CYCCONT   0x4A    //一个计算周期的A/D转换数CS5463WriteReg(REG_CYCCONT,RX_Buff);   //初始化--CYCLE COUNT 寄存器,4000
//----------------------RX_Buff[0] = 0xFF;RX_Buff[1] = 0xFF;RX_Buff[2] = 0xFF;CS5463WriteReg(REG_STATUSR,RX_Buff);   //初始化--状态寄存器  #define REG_STATUSR   0x5E    //状态
//----------------------RX_Buff[0] = 0x80;                     //开电流、电压、功率测量完毕中断RX_Buff[1] = 0x00;RX_Buff[2] = 0x80;                     //开温度测量完毕中断CS5463WriteReg(REG_MASKR,RX_Buff);     //初始化--中断屏蔽寄存器    #define REG_MASKR       0x74    //中断屏蔽
//----------------------RX_Buff[0] = 0x00;RX_Buff[1] = 0x00;RX_Buff[2] = 0x00;CS5463WriteReg(REG_CTRLR,RX_Buff);     //初始化--控制寄存器   #define REG_CTRLR    0x78    //控制
//----------------------CS5463CMD(CMD_STARTC);                 //启动连续转换      #define CMD_STARTC      0XE8    //执行连续计算周期}
void CS5463WriteReg(u8 addr,u8 *p)
{u8 i,j;u8 dat;GPIO_WriteBit(GPIOF,CS_CS5463  , Bit_RESET);i = 0;while(i<8){delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_RESET);if(addr&0x80) GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);else      GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_RESET);delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_SET);                //在时钟上升沿，数据被写入CS5463addr <<= 1;i++;}j = 0;delay_us(50);while(j<3){dat = *(p+j);i = 0;while(i<8){delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_RESET);if(dat&0x80) GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);else     GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_RESET);delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_SET);            //在时钟上升沿，数据被写入CS5463dat <<= 1;i++;}delay_us(50);j++;}GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);GPIO_WriteBit(GPIOF,CS_CS5463  , Bit_SET);delay_us(50);
}
void CS5463CMD(u8 cmd)
{u8 i;
GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_SET);   GPIO_WriteBit(GPIOF,CS_CS5463  , Bit_RESET);i=0;while(i<8){delay_us(50);
GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_RESET);
if(cmd&0x80) GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);else       GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_RESET);delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_SET);                    //在时钟上升沿，数据被写入CS5463cmd <<= 1;i++;}delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);GPIO_WriteBit(GPIOF,CS_CS5463  , Bit_SET);
}
void CS5463ReadReg(u8 addr,u8 *p)
{u8 i,j;u8 dat;GPIO_WriteBit(GPIOF,CS_CS5463  , Bit_RESET);addr &= READ_MASK;i = 0;while(i<8){delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_RESET);if(addr&0x80) GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);else       GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_RESET);delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_SET);    addr <<= 1;                  //在时钟上升沿，数据被写入CS5463i++;}j = 0;GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);while(j<3){i = 0;dat = 0;while(i<8){delay_us(50);GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_RESET);   if(i==7)GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_RESET);else     GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);delay_us(50);dat <<= 1;          if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,DO_CS5463 ))  dat |= 0x01;else dat &= 0xFE;GPIO_WriteBit(GPIOF,SCK_CS5463, Bit_SET);  delay_us(50);                   i++;}*(p+j) = dat;j++;}
delay_us(50);
GPIO_WriteBit(GPIOF,DI_CS5463, Bit_SET);
GPIO_WriteBit(GPIOF,CS_CS5463  , Bit_SET);
}/**6***********************************************************
** 函数名称:CS5463_ResetStatusReg
** 函数功能:复位状态寄存器函数
** 函数参数:无
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
void CS5463_ResetStatusReg(void)
{RX_Buff[0] = 0xFF;RX_Buff[1] = 0xFF;RX_Buff[2] = 0xFF;CS5463WriteReg(0x5E,RX_Buff);     //复位状态寄存器   #define REG_STATUSR     0x5E    //状态
}u8 CS5463_GetStatusReg(void )
{ u8 sta1=0;CS5463ReadReg(0x1E,RX_Buff);      //1E 是什么？   状态寄存器if(RX_Buff[0]&0x80)                  //检测：电流、电压、功率测量是否完毕{//检测电流/电压是否超出范围//检测电流有效值/电压有效值/电能是否超出范围if((RX_Buff[0]&0x03)||(RX_Buff[1]&0x70)){CS5463_ResetStatusReg();     //复位状态寄存器}else{sta1 |= 0x01;//B0000_0001;  //这什么意思 还可以这样写吗？ PT2017-2-8   分隔符吗？ }}if(RX_Buff[2]&0x80)             //检测：温度测量是否完毕{sta1 |=0x02; //B0000_0010;}  return(sta1);
}  u32 CS5463_GetCurrentRMS()
{float  G = 0.5,result;u32 temp1;u8 temp,i,j;CS5463ReadReg(REG_IRMSR,RX_Buff);         //读取电流有效值//SndCom1Data(RX_Buff,3);i = 0;result = 0;while(i<3){temp = RX_Buff[i];                  j = 0;while(j<8){if(temp&0x80){result += G;   }temp <<= 1;j++;G = G/2;  }i++;}result = result*CS5463_IScale;//I_Coff;                        //计算电流值 暂时不用 result *= 1000;                               //单位mA(毫安)  12345maresult = 3.23 * result + 7.62;temp1 = (u32)result;
return temp1; }
u32 CS5463_GetPactiveRMS(void )
{float G = 1.0,result;u8 temp,i,j;u32 temp1;CS5463ReadReg(0x14,RX_Buff);       //读取有功功率REG_Pactive//SndCom1Data(RX_Buff,3);temp = RX_Buff[0];if(temp&0x80)                            //如果为负数，计算原码{    }i = 0;result = 0;while(i<3){temp = RX_Buff[i];                   j = 0;while(j<8){if(temp&0x80){result += G;   }temp <<= 1;j++;G = G/2;  }i++;}
// result = result*P_Coff;             //计算功率，单位W(瓦特)
// result = Vrms*Irms;                 直接计算功率result = result*13125;temp1 = (u32)result; return temp1;}u32 CS5463_GetPowerFactor(void)
{float  G = 1.0,result;u8 temp,i,j;u32 temp1;CS5463ReadReg(0x32,RX_Buff);          //读取功率因数//SndCom1Data(RX_Buff,3);temp = RX_Buff[0];if(temp&0x80)                           //如果为负数，计算原码{RX_Buff[0] = ~RX_Buff[0];          //本来为取反+1，这里因为精度的原因，不+1RX_Buff[1] = ~RX_Buff[1];RX_Buff[2] = ~RX_Buff[2];         }i = 0;result = 0;while(i<3){temp = RX_Buff[i];                   j = 0;while(j<8){if(temp&0x80){result += G;   }temp <<= 1;j++;G = G/2;  }i++;}result *= 10000;temp1 = (u32)result;return  temp1;}
u32 CS5463_GetTemperature(void)   //温度能显示了 PT2017-2-12
{float G = 128,result;u8 temp,i,j;u32 temp1;CS5463ReadReg(0x26,RX_Buff);           //读取温度  是的在这里就读到了温度 //SndCom1Data(RX_Buff,3);temp = RX_Buff[0];if(temp&0x80)                           //如果为负数，计算原码{//负数标志RX_Buff[0] = ~RX_Buff[0];            //本来为取反+1，这里因为精度的原因，不+1RX_Buff[1] = ~RX_Buff[1];RX_Buff[2] = ~RX_Buff[2];         }i = 0;result = 0;    //这个值是浮点数 先清零 再逐个把0.5的权 数据加进来while(i<3){temp = RX_Buff[i];  //虽然这个数组定义了4个字节 实际就用了 Buff[0]  Buff[1]  RX_Buff[2]              j = 0;while(j<8){if(temp&0x80){result += G;   //把0.5的权数据加进来         }temp <<= 1;j++;G = G/2;    }i++;}if(result<128)             //是的这个result 是 -127，128   这里已经获取了温度浮点值 最多是一个3位数？ 还有小数点 {result *= 100;temp1 = (u32)result;      //是的 这里就是 例如12523  -----> 125.23  怎么去显示？ 如何分离 从8A开始显示    }return temp1;}