AD5686R（16位高精度DAC）硬件和程序设计

前言

由于不太喜欢使用STM32内部的DAC和想要学习外部DAC的原因，做了这个DAC的硬件和程序，作为自己的技术积累，和大家分享

简介

AD5686R：
16位精度、自带2.5V基准电压源.
在2.5V基准电压下，通过内部2倍增益，最大可以输出5V电压
接口：SPI，最大速度：25M（官方），我跑到过32M

硬件设计

首先是电源部分，AD5686R最大可以输入5.5V电压，数字IO电压独立，所以可以兼容STM32和arduino两大最常用的阵营。在VDD方面，通过排针可以选择输入的电压，分别是3.3V，直接输入的5V，和LDO稳压后的5V。
数字引脚方面，除了SPI的上下拉之外，对复位、LDAC、RSTSEL、GAIN等功能引脚均有上下拉，做了硬件调试的冗余。
四个模拟输出都有滤波电容和泄放电阻。
整体设计参照了官方给出的DEMO。并且已经实验，完全可用，PCB和原理图全部开源，和代码一起放在Github上了，链接在文末，自行取用。

硬件设计

AD5686R的寄存器不多，驱动部分也比较简单。由于驱动的代码太过长（约500行）。所以在这里只介绍移植相关和API代码。

代码移植部分

代码文件由AD5684_5_6R.c和AD5684_5_6R.h，两个文件构成。需要与HAL库配合使用，需要硬件部分一个完整的四线SPI和两个GPIO输出的资源，SPI时钟小于25M。
将代码文件复制和添加到开发环境后。以下是需要按照硬件不同而修改的部分：

int AD5686x_Init(void)
{/*用户定义参数*/DAC1_AD5686.Name = AD5686;DAC1_AD5686.SPI_Aisle=hspi1;DAC1_AD5686.EN_Pin=GPIO_PIN_4;DAC1_AD5686.EN_Prot=AD5686R_EN_GPIO_Port;DAC1_AD5686.LDAC_Pin=GPIO_PIN_3;DAC1_AD5686.LDAC_Prot=AD5686R_LDAC_GPIO_Port;DAC1_AD5686.RESET_Pin=AD5686R_RESET_Pin;DAC1_AD5686.RESET_Prot=AD5686R_RESET_GPIO_Port;DAC1_AD5686.Vref = 2.5;DAC1_AD5686.GAIN = Double_GAIN;DAC1_AD5686.Renew_Mode = asynchronous;
}

解释一下，这是创建了一个关于AD5686的结构体，各个参数有一些规范
Name：由于此代码兼容三种芯片规格，所以需要在Name中表明芯片型号：AD5684、AD5685、AD5686
SPI_Auske：所使用的SPI的结构体名称，可以在SPI.c的文件中复制过来。
脚位设置：NSS（EN）、LDAC、RESET，的脚位，可以在Main.h中复制（需要在STM32 CUBEMX设置引脚的名称）
Vref：参考电压，一般使用片内自带的2.5V电压，也可以从外部输入。
GAIN：是否使用片内的增益，Single_GAIN（不使用增益）、Double_GAIN（2倍增益）
Renew_Mode：更新方式，可以选择同步更新（Synchronize）和异步更新（asynchronous）。在使用写入寄存器n的API时，如果模式为同步更新，则会自动使能LDAC引脚同步数据。
到此，代码部分已经移植完毕，十分的简单。

API部分

先呈上一个最常用的API，如果对输出时许没有太多要求的场合，学习这一个API就可以操作这个芯片了

/*** @brief 使用V为单位直接写入DAC* @param AD568x：写目标设备* @param Aisle：选择的通道* @param Mode：选择的模式* @retval 写操作反馈*/
int AD568x_write_V(AD5686_5_4R *AD568x, uint8_t Aisle, double DATA_D)
例如
AD568x_write_V(&DAC1_AD5686,Aisle_A,1.75);

Aisle：选择的通道，可以为Aisle_A、Aisle_B、Aisle_C、Aisle_D。
DATA_D：可以是0-（参考电压*增益倍数）的任意小数

其他的API

/*** @brief 设置LDAC屏蔽* @param AD568x：写目标设备* @param Aisle：选择的通道* @param Mode：选择的模式* @retval 写操作反馈*/
int AD568x_ldac_mask(AD5686_5_4R *AD568x, uint8_t Aisle, int Mode)
/*** @brief 设置掉电模式* @param AD568x：写目标设备* @param Aisle：选择的通道* @param Mode：选择的模式* @retval 写操作反馈*/
int AD568x_power_mode(AD5686_5_4R *AD568x, uint8_t Aisle, int Mode)
/*** @brief 写入并更新n* @param AD568x：写目标设备* @param Aisle：选择的通道* @retval 写操作反馈*/
int AD568x_write_update_register(AD5686_5_4R *AD568x, uint8_t Aisle, int DATA)
/*** @brief 通过写入寄存器n更新DAC* @param AD568x：写目标设备* @param Aisle：选择的通道* @retval 写操作反馈*/
int AD568x_update_register(AD5686_5_4R *AD568x, uint8_t Aisle)
/*** @brief 写入输入寄存器n* @param AD568x：写目标设备* @param Aisle：选择的通道* @param DATA：数值* @retval 写操作反馈*/
int AD568x_set_shift_reg(AD5686_5_4R *AD568x, uint8_t Aisle, int DATA)
/*** @brief 通过LDAC引脚对AD568x的寄存器数据更新* @param AD568x：写目标设备* @retval 无*/
int AD568x_Renew_LDAC(AD5686_5_4R *AD568x)

其一些模式和参数在.h文件夹中有解释。

芯片性能

使用这些程序简单的测试了一下这个DAC，基本可以满足我对DAC的需求，从0-5V的跳跃是需要4ns，输出频率由于SPI的限制，只能跑到15k左右。但作为高精度的DAC也是足够了。

开源地址

可以去白嫖了~下载的时候求求点一下星星，抱拳了！
github ：https://github.com/lijinlong21549/AD5686R-Module
关于硬件有什么问题欢迎私信。