STM32模拟IIC协议驱动AD7991/AD7995/AD7999芯片

AD7991/AD7995/AD7999是12位/10位/8位 4通道模拟输入的AD转换芯片

通信方式采用的是：I2C

芯片供电VDD电压范围为：2.7V---5.5V

参考电压REF范围为：1.2V---VDD

模拟输入电压范围为：0-VREF

下面以AD7995为例，以STM32F103为平台对该芯片的驱动程序及电路进行说明：

1、AD电路原理图

注：这里I2C的两根SCL和SDA线需各接一个4.7K的上拉电阻。

2、芯片引脚分析

AD7995引脚介绍
引脚标号	名称	描述
1	SCL	I2C串行总线时钟
2	SDA	I2C双向串行数据线
3	VIN0	模拟输入接口0
4	VIN1	模拟输入接口1
5	VIN2	模拟输入接口2
6	VIN3/VREF	模拟输入接口3/参考电压输入
7	GDN	地
8	VDD	电源

设备地址
产品标号	I2C地址
AD7991-0	010 1000
AD7991-1	010 1001
AD7995-0	010 1000
AD7995-1	010 1001
AD7999-1	010 1001

3、AD7995——8bit控制字寄存器

该8位控制字寄存器只能通过I2C进行数据的写操作，用于设置AD7995的工作模式。

控制字说明
位	名称	描述
D7	通道CH3或VREF参考电压	具体看D3脚的功能描述
D6---D4	通道CH2---通道0	在需要打开的通道下置1
D3	CH3功能选择	置1：CH3引脚将作为参考电压输入脚；置0：CH3引脚将作为模拟电压输入脚，芯片将以VDD作为参考电压
D2	I2c过滤使能	置1：忽略过滤；置0：使能过滤. 默认1
D1	位试验延时	默认1关闭
D0	取样延时	默认1关闭

4、AD7995——转换结果寄存器

转换结果寄存器是一个16位，只能通过I2C读操作的寄存器。用于读取AD7995的AD转换结果

转换结果寄存器说明
位	名称	描述
D15---D14	无效位
D13---D12	通道标号	表示当前转换结果是来自哪个通道。 00：通道0， 01：通道1， 10：通道2， 11：通道3
D11---D0	转换结果	AD7991转换结果全部来自这12位。 AD7995转换结果来自前10位，其余为0。 AD7999转换结果来自前8位，其余为0

5、写操作时序图

该写时序共分为2个阶段：

第一阶段。主机通过I2C向AD7995发送一个START信号，接着发送AD7995-0的地址：010 1000（详情看第2小节的设备地址），在下一个时钟脉冲（也就是第8个）的时候R/W位设置为0，表示该命令为写操作，然后第9个时钟脉冲添加ACK信号。

第二个阶段。主机再发送8位控制字内容，然后再第9个脉冲添加ACK信号，最后发送STOP信号结束通信。

6、读操作时序图

该读时序共分为3个阶段：

第一阶段。主机通过I2C向AD7995发送一个START信号，接着发送AD7995-0的地址：010 1000（详情看第2小节的设备地址），在下一个时钟脉冲（也就是第8个）的时候R/W位设置为1，表示该命令为读操作，然后第9个时钟脉冲添加ACK信号。

第二阶段。主机通过I2C向AD7995发送共8个时钟脉冲，且每发送一个脉冲且脉冲处于高电平的时候，读取SDA线上信号，该信号为转换结果寄存器的高8位，然后再第9个脉冲添加ACK信号。

第三阶段。主机再通过I2C向AD7995发送共8个时钟脉冲，且每发送一个脉冲且脉冲处于高电平的时候，读取SDA线上信号，该信号为转换结果寄存器的低8位，然后再第9个脉冲添加No_ACK信号，最后发送STOP信号结束通信。

7、STM32——AD7995驱动代码

AD7995.c文件

#include "AD7995.h"
#include "delay.h"void AD7995_Init(){IIC_Init();}//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{                        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(    RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);   //PB6,PB7 输出高
}
//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{SDA_OUT();     //sda线输出IIC_SDA=1;       IIC_SCL=1;delay_us(4);IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(4);IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{SDA_OUT();//sda线输出IIC_SCL=0;IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to highdelay_us(4);IIC_SCL=1; IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号delay_us(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
//        0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{u8 ucErrTime=0;SDA_IN();      //SDA设置为输入  IIC_SDA=1;delay_us(1);    IIC_SCL=1;delay_us(1);   while(READ_SDA){ucErrTime++;if(ucErrTime>250){IIC_Stop();return 1;}}IIC_SCL=0;//时钟输出0       return 0;
}
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=0;delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(2);IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void IIC_NAck(void)
{IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=1;delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(2);IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        u8 t;   SDA_OUT();         IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输for(t=0;t<8;t++){              if((txd&0x80)>>7)IIC_SDA=1;elseIIC_SDA=0;txd<<=1;      delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的IIC_SCL=1;delay_us(2); IIC_SCL=0;    }
}
//读2个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u16 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{unsigned char i;u16 receive=0;SDA_IN();//SDA设置为输入for(i=0;i<8;i++ ){IIC_SCL=0; delay_us(2);IIC_SCL=1;if(READ_SDA)receive|=1<<(15-i);delay_us(2); }          IIC_Ack(); //发送ACK   for(i=0;i<8;i++ ){IIC_SCL=0; delay_us(2);IIC_SCL=1;if(READ_SDA)receive|=1<<(7-i);delay_us(2); }         if (!ack)IIC_NAck();//发送nACKelseIIC_Ack(); //发送ACK   return receive;
}//在AD7995指定地址读出一个数据
//ReadAddr:开始读数的地址
//返回值  :读到的数据
u16 AD7995_ReadOneByte(u8 ReadAddr)
{                 u16 temp=0;ReadAddr=ReadAddr<<1|0x01; //读数据IIC_Start();  IIC_Send_Byte(ReadAddr);//发送地址IIC_Ack();   temp=IIC_Read_Byte(0);   //0不继续转换      IIC_Stop();//产生一个停止条件     return temp;
}//在AD7995指定地址写入一个数据
//WriteAddr  :写入数据的目的地址
//DataToWrite:要写入的数据
void AD7995_WriteOneByte(u8 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{                       WriteAddr=WriteAddr<<1;  //写数据   IIC_Start();  IIC_Send_Byte(WriteAddr);     //发送地址IIC_Ack();                                                       IIC_Send_Byte(DataToWrite);     //发送字节                              IIC_Ack();                  IIC_Stop();//产生一个停止条件 delay_ms(10);
}

AD7995.h文件

#ifndef __AD7995_H
#define __AD7995_H#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"#define AD7991_0      0x28
#define AD7991_1        0x29
#define AD7995_0        0x28
#define AD7995_1        0x29
#define AD7999_1        0x29//IO方向设置
#define SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}//IO操作函数
#define IIC_SCL    PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(7) //SDA
#define READ_SDA   PBin(7)  //输入SDA //IIC所有操作函数
void IIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口
void IIC_Start(void);               //发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void);                //发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd);         //IIC发送一个字节
u16 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取两个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void);              //IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);                 //IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void);                //IIC不发送ACK信号void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);  //AD7995所有操作函数
void AD7995_Init();
u16 AD7995_ReadOneByte(u8 ReadAddr);
void AD7995_WriteOneByte(u8 WriteAddr,u8 DataToWrite);
#endif