高精度24bit 模数转化 AD7767芯片使用总结

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环境：

上位机 MIPS+WCE6.0

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1、芯片功能介绍

它是一个高精度的24bit采样SAR模数转换芯片。

它有一个大的输入动态范围。能检测到小的电压变化

它的输出数据可以通过PCI或USB系统获得,读取数据的协议类似于SPI。

（1）引脚

通过示波器观看，可以知道当MSCK为30KHz时，SYNC/PD为高时，就能进行AD转化，有数据时DRDY为低，此时在SCLK的时序下把数据

移位到SDO中。当采用模拟的SPI（即不采用硬件的SPI模块时，请参考：）读取SDO时，SDO的频率为40KHz。而SCLK才900Hz.

从代码上讲SCLK拉高拉低的次数比SDO来得多，应该SCLK比SDO才对。会不会示波器有问题？

(2)读取时序图

上面讲到读取它的是SPI协议，只是类似，大家看它的时序就知道它不是真正的SPI，因为有DRDY脚.

读取方式有两种：CS为常低和读时CS才为低.

从上图可以看到，24bit数据是高位在前，注意的部分用红色圈起来了.

在编程中关键的是t6、t7、t8、t10、t11及最高位得做异或。

2、读数据程序实现

我采用的是读时再让CS下降.

由于是用GPIO口模拟SPI协议，下面的宏先定义各IO口，及读取它们的接口。

#define CLK_BANK     2       // SCLK脚
#define CLK_BIT         9
#define DAT_BANK        1       // SDO脚
#define DAT_BIT         25
#define CS_BANK         1       // CS脚
#define CS_BIT          23
#define RDY_BANK        0       // DRDY脚
#define RDY_BIT         12
#define SDA_GPIO        (DAT_BANK   * 32) + DAT_BIT
#define SET_CLK_HIGH()  \
{   \
pin_val[CLK_BANK] = (1<<CLK_BIT);    \
}
//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
//OALStallExecution(g_delayUS); \
//}
#define SET_CLK_LOW()   \
{   \
pin_valclr[CLK_BANK] = (1<<CLK_BIT); \
}
//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
//  OALStallExecution(g_delayClkLowUs); \
//}
#define SET_CS_HIGH()   \
{   \
pin_val[CS_BANK] = (1<<CS_BIT);  \
}
//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
//OALStallExecution(g_delayUS); \
//}
#define SET_CS_LOW()    \
{   \
pin_valclr[CS_BANK] = (1<<CS_BIT);   \
}
//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
//OALStallExecution(g_delayUS); \
//}
#define GET_SDA_DATA ((pin_val[DAT_BANK] & (1<<DAT_BIT)) ? 1 : 0)
#define GET_RDY_DATA ((pin_val[RDY_BANK] & (1<<RDY_BIT)) ? 1 : 0)

把CS拉低后有一个t6才能CLK下降，t6是0ns.(其实可以把for(i = 0; i < g_delayCSLow; i++)去掉的

static BOOL PCIPortRead(DEVICE_HANDLE *devHandlePtr, PULONG outBuffPtr)
{
int i = 0;
BOOL retval = TRUE;
// 当RDY为低时才去读数据
if(0 == GET_RDY_DATA)
{
// 0ns
SET_CS_LOW();      // 把CS拉低
for (i = 0; i < g_delayCSLow; i++); // 6ns
*outBuffPtr = PCIGet24Bit();
SET_CS_HIGH();      // 把CS拉高
}
return retval;
}

下面是读24bit数据:

CLK拉低后，有一个60-24ns的时间，大家一看是ns怎么办叱？

按道理说时序图上的时间只要你大于它都是没问题的，但是为了AD转化取样平滑，我们想让读取的点多，

那么就得在读取时间上做最优化，这里我用for循环来控制ns。因为一个for大约是两个机器周期，

我的机器是800M,那么一个周期就是1/800M = 0.8ns.那么就可以换算出要执行几条指令了。

static ULONG PCIGet24Bit(void)
{
BYTE status = 0;
ULONG ulData = 0;
int i = 0, j = 0;
// 接收24个bit
for(i=0; i < 24; i++)
{
ulData <<= 1;
SET_CLK_LOW();    // 时间下降沿有效
for (j = 0; j < g_delayClkLowUs; j++); // 60-24 ns
status = GET_SDA_DATA;
ulData |= status;
SET_CLK_HIGH();
for (j = 0; j < g_delayClkHighUs; j++); // 10ns
}
// 24位补码还原
return ulData^0x800000;
}

大家看PCIGet24Bit函数，最后返回时是

// 24位补码还原
return ulData^0x800000;

为什么要这样呢？

请看：

用一个24位AD转换芯片输出为二进制补码最小值和最大值分别为：800000 7FFFFF(HEX)

异或0x800000就是把最高位翻转。翻转的结果看成数学二进制的话就是把原先的数加了0x800000，但是最高位的进位被丢掉，

这样原先最小的数，就是0x800000，加完变成0x1000000，最高位爆出去了，又变成0x000000了；原先最大的数，7FFFFF，变成了FFFFFF。

综上，采用补码是为了能扩大表达的数的范围.(一开始我没有把补码还原，这样造成的后果是波峰变成了波谷)

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3、结果.

把AD结果画出图形。^-^

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总结:

做AD开发，别一开始就用实际输入源，先用自己的信号发生器出来对于AD芯片来说最大的电压与最小的电压、参考的电压。看是不是能得到正确值。