STM32F412應用開發筆記之三：SPI總線通信與AD採集

本次咱們在NUCLEO-F412ZG試驗模擬量輸入採集。咱們的模擬量輸入採用ADI公司的AD7705，是一片16位兩路差分輸入的AD採集芯片。具備SPI接口，咱們將採用SPI接口與AD7705通信。兩路輸入一路接氧氣傳感器，一路接氫氣傳感器。

氧氣傳感器有兩種，一種是順磁氧氣傳感器，輸出信號是4-20mA。因此須在輸出端並一個250歐姆的電阻而後接到AD7705的採集小板上。灰色的線和白色的線分別是正負極。其樣式以下：

另外一種氧氣傳感器是電化學方式的，因爲電化學傳感器輸出爲毫伏信號（0-60mV），爲了符合AD7705的信號採集範圍，我在麪包板上搭建了一個放大電路來用於測試，講毫伏信號放大50倍，新城0-3VDC的信號以便AD7705採集板可以接受。

 

這兩個傳感器當暴露在空氣中時，由於空氣中氧含量約21%。氧氣傳感器的值是一個比較大的值。可能不是21%左右，由於沒有校準。

氫氣傳感器是0-5VDC信號。氫氣傳感器的信號已經符合AD7705採集板的要求，能夠直接上：

 

 AD7705採集板與外界的鏈接是SPI接口，在試驗中咱們採用STM32F412的SPI1，對應的引腳爲：

40	PA4	SPI1_NSS	CN7_17
41	PA5	SPI1_SCK	CN7_10
42	PA6	SPI1_MISO	CN7_12
43	PA7	SPI1_MOSI	CN7_14

以下紅框部分：

 

在STM32CubeMX中配置SPI1，先配置SPI接口的參數：

 

而後咱們能夠對引腳根據咱們的使用習慣進行配置：

 

//SPI1及AD770五、AD5663相關的GPIO配置

void SPI1_GPIO_Configuration(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

 

  //配置SPI1的SCK和MOSI（PA五、PA7）

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //複用推輓輸出

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

 

  //配置SPI1的MISO（PA6）

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;

  //GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //複用推輓輸出

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

   

  //配置AD片選信號（PA4）

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

 

  SPI_AD7705_CS_HIGH();

}

 

//配置SPI

void SPI1_Configuration(void)

{        

  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

  // SPI1配置

  SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //設置SPI單向或者雙向的數據模式:SPI設置爲雙線雙向全雙工

  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                       //設置SPI工做模式:設置爲主SPI

  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                   //設置SPI的數據大小:SPI發送接收8位幀結構

  SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;                         //選擇了串行時鐘的穩態:空閒狀態保持低電平

  SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;                        //數據捕獲於第二個時鐘沿

  SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                           //NSS信號由硬件（NSS管腳）仍是軟件（使用SSI位）管理:內部NSS信號有SSI位控制

  SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;//定義波特率預分頻的值:波特率預分頻值爲256

  SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                  //指定數據傳輸從MSB位仍是LSB位開始:數據傳輸從MSB位開始

  SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                            //CRC值計算的多項式

  SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);                                 //根據SPI_InitStruct中指定的參數初始化外設SPIx寄存器

 

  //使能SPI外設     

  SPI_SSOutputCmd(SPI1, ENABLE);

  SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

} 

配置完成以後，利用AD7705的操做函數（咱們在其餘項目上已經寫好並標準化了）就能夠讀取數據。軟件在線調試以下：

 

經過IAR自帶的IO終端能夠方便地查看數據顯示，關於IAR自帶的IO終端的配置能夠在網上查看，我博客園也有一片文章記錄了使用方法。在IO終端中查看的結果以下：

 

由於是暴露在空氣，因此氧氣的數據比較大（由於傳感器爲校準，校準後應在21%左右，校準須要編寫另外的程序），但氫氣的數據幾乎爲0。