1 前言

前面文章主要描述AD7793分别与两线、三线、四线RTD连接电路原理图，及相关阻值计算方法。本文简要说明AD7793驱动程序，如何通过代码精确获取到当前RTD阻值。得到RTD阻值，进而可以通过查表法，对RTD【阻值—温度】表匹配，获得当前温度值。

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2 AD7793驱动程序

测试平台：

MCU：STM32F1
SPI：SPI1（PAA、PA6、PA7）
CS：PA1
支持：两线、三线、四线RTD

2.1 spi访问接口

spi总线借助原有的封装接口（详情参考该文章），只需指定片选函数即可。

/* 片选函数 */
static void ad7793_spi_cs(uint8_t state)
{if (state){GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);}else{GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);}
}/* 注册spi总线接口 */
int8_t ad7793_init(struct spi_bus_device *spi_bus)
{   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;if (NULL == spi_bus){return -1;}/* spi cs */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* device init */ad7793_spi_dev[0].spi_cs  = ad7793_spi_cs;ad7793_spi_dev[0].spi_bus = spi_bus;return 0;
}

调用spi总线接口实现AD7793 寄存器访问接口，后续读写寄存器都通过下面函数实现。更改为私有spi或者第三方驱动接口，只需更改里面的spi函数即可

/* 写任意位寄存器 */
static uint8_t ad7793_spi_write(uint8_t addr, uint8_t *pbuf, uint8_t size)
{spi_send_then_send(&ad7793_spi_dev[0], &addr, 1, pbuf, size);return size;
}/* 写8位寄存器 */
static uint8_t ad7793_spi_write_byte(uint8_t addr, uint8_t data)
{ad7793_spi_write(addr, &data, 1);return 0x01;
}/* 写16位寄存器 */
static uint8_t ad7793_spi_write_word(uint8_t addr, uint16_t data)
{uint8_t buf[2] = {0};buf[0] = (data>>8)&0xff;buf[1] = data&0xff;ad7793_spi_write(addr, &buf[0], 2);return 0x02;
}/* 写24位寄存器 */
static uint8_t ad7793_spi_write_3byte(uint8_t addr, uint32_t data)
{uint8_t buf[3] = {0};buf[0] = (data>>16)&0xff;buf[1] = (data>>8)&0xff;buf[2] = data&0xff;ad7793_spi_write(addr, &buf[0], 3);return 0x03;
}/* 读任意位寄存器 */
static uint8_t ad7793_spi_read(uint8_t addr, uint8_t *pbuf, uint8_t size)
{spi_send_then_recv(&ad7793_spi_dev[0], &addr, 1, pbuf, size);return size;
}

2.2 寄存器和常用配置值

我们把寄存器和常用寄存器配置值通过宏定义出来，后续配置时，通过“或”("|")的方式进行快速配置，并且提高可读性。

/* 寄存器 */
#define REG_COMM_STA    0x00     /* 8bit,写时为通讯寄存器/读时为状态寄存器 */
#define REG_MODE        0x08     /* 16bit,模式寄存器 */
#define REG_CONFIG      0x10     /* 16bit,配置寄存器 */
#define REG_DATA        0x18     /* 24bit,数据寄存器 */
#define REG_ID          0x20     /* 8bit,芯片ID寄存器 */
#define REG_IO          0x28     /* 8bit,IO寄存器  */
#define REG_IMBL        0x30     /* 24bit,失调寄存器 */
#define REG_FULL        0x38     /* 24bit,满量程寄存器 *//* 读写指令 */
#define READ_EN         0x40     /* 读使能 */
#define CONTINUE_READ   0x20     /* 连续读 *//* 工作模式配置 */
#define CONTINUE_CONVER 0x0000   /* 连续转换,默认 */
#define SINGLE_CONVER   0x2000   /* 单次转换 */
#define IDLE_MODE       0x4000   /* 空闲模式 */
#define LOW_POWER_MODE  0x6000   /* 省电模式 */
#define IZL_CALIBRATION 0x8000   /* 内部零电平校准 */
#define IFC_CALIBRATION 0xA000   /* 内部满量程校准 */
#define SZL_CALIBRATION 0xC000   /* 系统零电平校准 */
#define SFC_CALIBRATION 0xE000   /* 系统满量程校准 *//* 恒流源配置 */
#define CURRENT_OUT1_1  0x00    /* 两路电流正常输出到IO1、IO2 */
#define CURRENT_OUT1_2  0x04    /* 两路电流输出IO1、IO2互换 */
#define CURRENT_OUT1    0x08    /* 两路电流叠加输出到IO1，只对10uA和210uA有效 */
#define CURRENT_OUT2    0x0C    /* 两路电流叠加输出到IO2，只对10uA和210uA有效 */
#define CURRENT_10UA    0x01    /* 10uA电流 */
#define CURRENT_210UA   0x02    /* 210uA电流 */
#define CURRENT_1MA     0x03    /* 1mA电流 *//* 放大器配置 */
#define BIPOLAR     0x0000   /* 双极性 */
#define UNIPOLAR    0x1000   /* 单极性 */
#define GAIN_1      0x0000   /* 增益1~128 */
#define GAIN_2      0x0100
#define GAIN_4      0x0200
#define GAIN_8      0x0300
#define GAIN_16     0x0400
#define GAIN_32     0x0500
#define GAIN_64     0x0600
#define GAIN_128    0x0700   /* ADC配置 */
#define OUTER_VREF  0x0000   /* 外部参考源 */
#define INNER_VREF  0x0080   /* 内部参考源 */
#define NO_BUF      0x0000   /* 无缓存 */
#define USE_BUF     0x0010   /* 使用缓存 */
#define AIN_CH1     0x0000   /* 检测通道1~3 */
#define AIN_CH2     0x0001
#define AIN_CH3     0x0002

2.3 初始化

AD7793寄存器初始化，决定后续数据计算的过程。基本而且关键的配置包括：

抑制比
检测极性
放大器增益
ADC参考源
检测通道
激励恒流源输出

static void ad7793_register_init(void)
{uint16_t mode = 0x00;/* read chip id */ad7793_spi_read(REG_ID, &s_ad7793_info.id, 1);/* 65db抑制 */ad7793_spi_write_word(REG_MODE, 0x000A);if (s_ad7793_info.mode&MODE_UNIPOLAR){mode |= MODE_UNIPOLAR;}else if (s_ad7793_info.mode&MODE_BIPOLAR){mode |= MODE_BIPOLAR;}if (s_ad7793_info.gain > GAIN_128){s_ad7793_info.gain = GAIN_128;}mode |= s_ad7793_info.gain;/* 双极性/无增益/外部参考源/无缓存/通道AIN1 */ad7793_spi_write_word(REG_CONFIG, mode|OUTER_VREF|NO_BUF|AIN_CH1);/* 210uA恒流源输出 */ad7793_spi_write_byte(REG_IO, CURRENT_OUT1_1|CURRENT_210UA);
}

2.4 原始数据获取

从数据寄存器读取的数据即为实际检测的AD值。读取数据前，应先查询状态寄存器，根据状态寄存器判断数据转换完毕，才执行读取数据寄存器，确保数据有效性。

int8_t ad7793_read_data(int32_t *ad_value)
{int8_t ret = 0;uint8_t temp = 0;uint8_t buf[3] = {0};ad7793_spi_read(REG_COMM_STA|READ_EN, &temp ,1);/* 读取转换完成状态 */if (0xbf == (temp|0xbf)){ad7793_spi_read(REG_DATA|READ_EN, &buf[0] ,3);*ad_value = ((buf[0]<<16) | (buf[1]<<8) | buf[2])&0xffffff;}else{/* todo，出错？ */ret = -1;}return ret;
}

2.5 阻值换算

该函数作了自适应，根据选定的模式进行计算。支持：

两线、三线、四线RTD
增益大小
单极性、双极性
参考电阻【Ref】阻值

int8_t ad7793_read_resistance(float *resistance)
{int8_t ret = 0;int32_t ad_value = 0;uint8_t gain = 0;if (0 != ad7793_read_data(&ad_value)){return -1;}gain = 0x01<<(s_ad7793_info.gain>>8);   /* 计算增益 *//* 根据不同模式计算 */if (s_ad7793_info.mode&MODE_BIPOLAR){*resistance = (float)s_ad7793_info.ref *(ad_value/0x7fffff-1) / gain;}else if (s_ad7793_info.mode&MODE_UNIPOLAR){*resistance = (float)s_ad7793_info.ref * ad_value / 0xffffff / gain;}if (s_ad7793_info.mode&MODE_3LINE_RTD){/* 三线RTD需要两路恒流源 */*resistance *= 2;}return ret;
}

3 使用

驱动程序支持两线、三线、四线RTD，使用前只需根据原理图和相关参数指定struct _ad7793_info的参数即可，芯片id参数无需指定，初始化时从id寄存器获取。

struct _ad7793_info
{uint8_t mode;  /* 工作模式 */uint16_t ref;   /* 参考电阻阻值, Ω */uint16_t gain;  /* 增益 */uint8_t id;        /* 芯片id */
};

例子，一个四线RTD测量例子：

static struct _ad7793_info s_ad7793_info =
{.mode = MODE_BIPOLAR|MODE_4LINE_RTD,/* 双精度/4线RTD */.ref = 2000,  /* 2kΩ */.gain = GAIN_1, /* no gain */
};

实际使用过程，还需根据具体电路、测量数据等，调整增益、电流大小、抑制参数等等，以达到最佳测量效果。

4 完整工程代码

【1】https://github.com/Prry/drivers-for-mcu

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