STM32模拟SPI协议驱动AD7908芯片

最近时间，由于项目需求用到了AD7908的AD采集芯片，通过查阅其相关的技术手册之后，成功的实现了其AD采集的功能，下面分享一下我的一些经验。

AD7908是一个8位高速、低功耗、8通道的ADC芯片，可处理8MHz以上的输入频率，然而AD7918和AD7928分别是10位和12位的，具有更高的精度，但是这三款芯片之间的驱动方式以及芯片引脚的功能都是一样的，没什么区别！！！那么先来介绍一下AD7908芯片的使用。

一、硬件电路部分：

AD7908/18/28引脚说明
引脚标号	引脚名称	说明
1	SCLK	串行时钟
2	DIN	逻辑输入、向AD芯片写数据
3	CS	片选引脚。低电平有效
4、8、17、20	AGND	模拟地
5、6	AVDD	模拟电源输入。（4.75V-5.25V）
7	REF	基准电压输入，2.5V（±1%）
16-9	VIN0-VIN7	模拟输入通道0-7。（输入范围。RANGE位为1时：0-REF，0时：0-2*REF，详情参考下方寄存器的配置）
18	DOUT	逻辑输出、AD芯片向外输出数据
19	VDRIVE	逻辑电源输入

芯片外围电路设计：

二、AD7908内部控制寄存器配置

AD7908的控制寄存器是12位的只写寄存器，在CS引脚为低电平的有效信号，且SCLK时钟信号位于下降沿的时候，通过芯片的DIN引脚向内部寄存器写入1位数据。但是完成整个12位寄存器的写入需要在CS为低电平有效状态下，且SLCK提供16个串行时钟，只有前12个时钟下降沿提供的信息才会被载入控制寄存器。

高位低位

控制寄存器位功能
位	名称	功能
11	WRITE	写控制位。1：将后续11位数据写入寄存器；0：后续11位数据不写入寄存器，控制寄存器保持不变。
10	SEQ	配合下面的SHADOW位使用。
9	无关位	不管
8-6	ADD2、ADD1、ADD0	AD芯片的通道控制位，ADD2为高位
5、4	PM1、PM0	电源管理位。一般设置为：1，1。
3	SHADOW	配合SEQ位使用。1，1：对通道0到通道（ADD2~ADD0）进行连续转换；0，0：仅对（ADD2~ADD0）通道进行转换。
2	无关位	不管
1	RANGE	选择AD通道的模拟输入范围。0：0V~2*REF；1：0V~REF。
0	CODING	0：DOUT输出二进制补码；1：DOUT输出标准二进制

三、AD7908时序图

根据时序图，可以看出AD7908芯片的DOUT引脚和DIN引脚是同时工作的。在CS引脚为低电平有效信号，且第一个SCLK下降沿时钟到来的时候，AD芯片通过DOUT向外部芯片输出第一个ZERO数据，然后外部芯片通过DIN向AD芯片内部输入WRITE数据，然后经过了16个串行时钟后，完成数据的输入和输出。

需要注意的是：

1）在第13-16个时钟周期的时候，DOUT引脚和DIN引脚上的数据都是无关数据，直接忽略；

2）并且必须要在完成16个串行周期之后CS引脚才能拉高，否则此次的转换无效。

3）此时刻写入的寄存器配置所得到的结果，将会在下一次的16个串行时钟输出。

AD7908DOUT引脚输出的数据中，前4位为：前置0+3个转换通道地址位；接着后面12位为：转换的8位结果+4个尾随0；

AD7918DOUT引脚输出的数据中，前4位为：前置0+3个转换通道地址位；接着后面12位为：转换的10位结果+2个尾随0；

AD7928DOUT引脚输出的数据中，前4位为：前置0+3个转换通道地址位；接着后面12位为：转换的12位结果。

四、STM32模拟SPI配置AD7908

ad7908.c文件

#include "ad7908.h"//
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ad7908 代码
//修改日期:2019/9/26
//版本：V1.0
//版权所有，盗版必究。
//作者：GGber
//All rights reserved
//void AD7908_Init(void)//引脚初始化
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //PORTA时钟使能    片选引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;  // PA8 推挽GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15|GPIO_Pin_13; // PB13 15 推挽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_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;  // PA14 推挽GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;  //上拉GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);AD7908_CS = 1;              //SPI AD7908不选中AD7908_CLK = 1;                         }uint16_t SPI_AD7908_Write_Control(uint8_t writeread, uint8_t Channel)//配置AD7908的内部寄存器
{u16 dat_16 = 0;if (writeread == 1) //writedat_16 = SPI_AD7908_WRITE(writeread) | \SPI_AD7908_ADD(Channel) | \SPI_AD7908_PM(3) | \SPI_AD7908_SEQ(1) | \SPI_AD7908_SHADOW(1) | \SPI_AD7908_RANGE(0) | \SPI_AD7908_CODING(1);else  //readdat_16 = SPI_AD7908_WRITE(writeread) | \SPI_AD7908_ADD(Channel) | \SPI_AD7908_PM(3) | \SPI_AD7908_SEQ(1) | \SPI_AD7908_SHADOW(1) | \SPI_AD7908_RANGE(0) | \SPI_AD7908_CODING(1);dat_16 <<= 4;return dat_16;}uint16_t SPI_ReadWrite(uint16_t TxData)//向AD7908寄存器写值，并读取AD7908转换的数据
{uint16_t RxData = 0;int i = 0;AD7908_CS = 0;delay_us(1);for (i = 0; i < 16; i++){AD7908_MOSI = (TxData & 0x8000) ? 1 : 0;TxData <<= 1;delay_us(1);AD7908_CLK = 0;           //SCLK引脚拉低，向AD芯片内部DIN写入第一个值RxData <<= 1;RxData |= AD7908_MISO;    //读取AD芯片DOUT芯片的值，并保存到RxDatadelay_us(1);AD7908_CLK = 1;}delay_us(1);AD7908_CLK = 1;AD7908_CS = 1;return RxData >> 1;
}

ad7908.h文件

#ifndef __AD7908_H
#define __AD7908_H
#include "sys.h"
#include "delay.h"#define AD7908_CS   PAout(8)         //AD7908片选信号，低电平有效
#define AD7908_MISO PBin(14)         //AD7908DOUT引脚
#define AD7908_MOSI PBout(15)                //AD7908DIN引脚
#define AD7908_CLK  PBout(13)                //AD7908时钟信号#define SPI_AD7908_WRITE(n)         (n<<11) // 0=read 1=write
#define SPI_AD7908_ADD(n)           (n<<6)  // n:0~7 读取通道
#define SPI_AD7908_PM(n)            (n<<4)  // n:0~3 0：无效，1:自动关断，2：完全关断，3：正常工作
#define SPI_AD7908_SEQ(n)           (n<<10) // 配合SHADOW使用
#define SPI_AD7908_SHADOW(n)        (n<<3)  // 配合SEQ使用 00：序列未使用 11：连续通道序列连续转换
#define SPI_AD7908_RANGE(n)         (n<<1)  // 输入范围 0：0~2*Ref ， 1：0~Ref
#define SPI_AD7908_CODING(n)        (n<<0)  // 0：二进制补码输出， 1：二进制输出void AD7908_Init(void);
uint16_t SPI_AD7908_Write_Control(uint8_t writeread, uint8_t Channel);
uint16_t SPI_ReadWrite(uint16_t TxData);
#endif

Main函数中AD7908初始化

AD7908_Init();                                  //AD采集初始化    SPI_ReadWrite(SPI_AD7908_Write_Control(1, 5));  //先向AD7908寄存器写初值，前6个通道进行AD转换

while（1）中读取AD7908芯片结果

for(i=0;i<6;i++)
{AD7908_Recive = SPI_ReadWrite(SPI_AD7908_Write_Control(0, 5));//获取电压值ADnum[(AD7908_Recive>>12)&0xFF]=((float)((AD7908_Recive >> 4) & 0xFF))*5/256;//得到电压值float型delay_ms(10);
}

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