菜鸟张明要飞系列

2024-02-02 15:54:46

今天介绍一下ads119的使用方法。

使用到的实验条件：Ads1119、0.9寸OLED、tms28335、数字电源、6位半万用表

在使用stm32或dsp内置集成ad模块时会遇到一点点问题，如不能测试差分电压、在程序较复杂时测量不准确、位数太低等等问题。为追求更好的电压检测效果，通常会使用外置高精度ad芯片。

文章目录

- 今天介绍一下ads119的使用方法。
ADS1119的介绍
一、硬件电路？
二、使时序分析

ADS1119的介绍

简单使用，只有2个8位寄存器；
可编程增益：Gain=1 或Gain=4，测试小信号可以更准确；
轨至轨输入缓冲区，输入阻抗很大，这说明在利用电阻分压测试大电压时，阻抗匹配的问题不需要考虑；
24位ad，23个数据位，1个符号位，可以测试负压；
单次转换和连续转换选择以及采样速率可编程；
IIC接口，支持三种IIC模式，即标准、快速、超快模式；
16引脚，2.3-5.5V输入电压范围，VREF=2.048V，5ppm/度（Part Per Million），超低温漂；
Δ − − ∑ \Delta--\sum Δ−−∑型ad转换器
…（见ads119手册）；

这里值得说一下的是，支持的三种IIC模式。我们在使用IIC大多都是采用的模拟IIC，这时的频率是由我们设置SCL，SDA高低电平以及延时来决定的，而芯片手册中所说的是指硬件IIC，硬件IIC这里不讨论。

一、硬件电路？

硬件电路较为简单，参[在这里插入图片描述，参考芯片手册即可，这里不讨论，直接上图

IIC上拉电阻的选取，电阻选大了，会造成延时，选小了，损耗较大。这里可以参考恩智浦（NXP）的IIC上拉电阻选取的相关文档，这里选取的是10k；
这里用段子做了温度测量、差分选择，是为了后续使用跳线帽来实现；
在进行大电压测量时，由于ads1119的输入阻抗很大，经过电阻分压不需要接跟随器，但为了安全起见，需要接两个钳位二极管（强烈推荐），但这里集成了两个钳位二极管；

[外链图片转存中…/imgqbg.csdnimg.cn/a3f3cc3a45d54b08b5ed40042bd2f306.png)

二、使时序分析

1.芯片地址选择

显然根据数据手册上的真值表，地址=0x80（write），0x81（read）

2.数据传输协议

IIC协议较容易，这里不介绍IIC，ads1119的数据传输协议如下图

相关代码如下：

void Write_Command(unsigned char Data)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x80);//发送地址/0=W/1=R
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(Data);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();
}

3.ads1119指令

**RESET指令：**这个命令将设备重置为默认状态，执行此命令后，不需要延时。在设备开始进行ad测量时，这个reset指令时必须的。
void Power_Reset(void)
{
Write_Command(0x06);
}
**START指令：**在单次转换模式下，START命令用于启动单次转换或重置数字滤波器，然后启动一次新的转换。当设备工作在连续转换模式下时，必须发出这个指令才能启动转换；发送这个指令可以直接重置数字滤波器并启动连续转换。
void ReStart(void)
{
Write_Command(0x08);
}

**POWERDOWN指令：**这个指令是关闭设备（但能保存所有寄存器的值），进入省电模式。
void PowerDown(void)
{
Write_Command(0x02);
}

**RDATA指令：**这个指令将最近的转换结果加载到输出移位寄存器。

unsigned long ReadConDataSeq(void)
{
unsigned char i = 0;
unsigned long ReadData = 0;
unsigned long Data[3]={0,0,0};
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x80);//write
IIC_Wait_Ack();
//ReadReg(0);//read 0 register
IIC_Send_Byte(0x10);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x81);//read
IIC_Wait_Ack();
//read conversion data sequence
for(;i < 3 ;i++)
{
Data[i] |= IIC_Read_Byte(1);//read with ack
}
ReadData = (Data[2] << 0) | (Data[1] << 8) | (Data[0] << 16);
IIC_Stop();
return ReadData;
}
**RREG指令：**这个指令可以读取寄存器的值，通常是断点调试是查看是否将数据写入

unsigned char ReadRegSeq(void)
{
unsigned char RegVal = 0;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x80);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0x20);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x81);//read
IIC_Wait_Ack();
RegVal = IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();
return RegVal;
}//read register sequence

**WREG指令：**这个指令将数据写入寄存器

void WriteRegSeq(unsigned char SetData)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x80);
IIC_Wait_Ack();
//WriteReg();
IIC_Send_Byte(0x40);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(SetData);//register configure
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();
}

OK，基本指令已经全部写完了。下面看看寄存器的配置

4.寄存器

为方便使用，一般我们采用宏体或这结构体定义，这里的寄存器较少，我们使用宏体即可
//DRDY low leverl is active
#define DRDY_SETH GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO34 = 1
#define DRDY_SETL GpioDataRegs.GPBCLEAR.Bit.GPIO34 = 1
#define DRDY GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIO34

// set channel
#define AIN0TOAIN1 0x00 //AINP to AINN //default
#define AIN2TOAIN3 0x20
#define AIN1TOAIN2 0x40
#define AIN0TOAGND 0x62
#define AIN1TOAGND 0x80
#define AIN2TOAGND 0xA0
#define AIN3TOAGND 0xC0
#define SHORTHALFAVDD 0xE0
//set gain
#define GAIN4 0x10
#define GAIN1 0x00 //default
//set sample rate
#define SPS20 0x00//default
#define SPS90 0x04
#define SPS330 0x08
#define SPS1000 0x0C
//set convert mode
#define SINGLE 0x00//default
#define CONTINUE 0x02
//set VREF
#define INTVREF 0x00
#define EXTVREF 0x01

5.程序设计步骤

上电后使用IIC RESET指令将ads1119复位，确保ads1119上电后寄存器是默认设置
写寄存器命令WREG配置寄存器，需要配置的参数有输入接口MUX[2:0]、增益、基准电压、采样率、工作模式，为确保相应的参数已正确写入
使用读寄存器将写入寄存器的数据读出来，看是否写入。这一步可以省略
然后START/SYNC命令启动转换，循环检测DRDY信号是否低电平，为低则RDATA命令读取转换结果。
发送PWOERDOWN指令，结束

程序伪码和代码如下

unsigned long ADSStep(unsigned char SetData)
{
unsigned char RegData = 0;
unsigned long ReadData = 0;
DRDY_SETH;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x80);
Power_Reset();
WriteRegSeq(SetData);//configure register
RegData = ReadRegSeq();//read the configured reg to test whether the figure is right
ReStart();
while(DRDY);//waiting for DRDY is low
//DELAY_US(100);
ReadData = ReadConDataSeq();//ReadData is used for test
PowerDown();
return ReadData;
}
至此，我们所有的ads1119相关代码全部配置完毕。
接下来，我们调用这个函数
#define VREF 2.048
#define MAXCODE 0x7fffff
DATA = ADSStep(AIN1TOAGND | GAIN1 | SPS20 | CONTINUE | INTVREF);
ADVal = ADData * VREF / MAXCODE ;

//这里注意，为避免手动数据类型转换，一定要先*VREF，否则会导致读取的时候一直是0，这是因为ADData/MAXCODE的整数型运算==0，这里我被坑了一点点时间。

这里没有考虑ad采样的软件滤波算法，这不是今天的重点。
下面一起来看看ad的转化结果吧。和6位半的万用表相比，相差约0.2~0.3mV。由于使用的只是简单的低通滤波、无软件滤波、杜邦线较长等问题，测试到这个精度也是可以了。

通过本次的学习，对ad芯片的时序操作有了一定的了解。
链接: [https://download.csdn.net/download/for_good_love/25971233]

(=！=)第一次用这个编译器(0_0）

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