STM32F103驅動ADS1118

ADS1118 做爲經常使用溫度測量芯片被愈來愈多的開發者熟知，TI官方給出的是基於 MSP430 的驅動測試程序，因爲 STM32 的普及，閒暇中移植了 MSP430 的 ADS1118 驅動程序到 STM32F103 平臺下，並進行了測試，特在此記錄，以饗讀者。

使用 STM32F103 的 SPI2 接口鏈接 ADS1118 的通訊接口：

STM32F103|ADS1118
—|—|—|
PB12|CS
PB13|SCLK
PB14|DOUT
PB15|DIN

ADS1118 手冊建議數據線之間接一個50歐電阻，實際測試可不接。ADS1118 電源接3.3V並加濾波電容。

SPI 配置

ADS1118 接口的時序要求如圖：

DIN 接口接收控制器送過來的配置數據，而且在 SCLK 的降低沿將數據鎖存讀入 ADS1118 內部，而且在 SCLK 的上升沿中將數據送出到 DOUT。基於此將 STM32F103 的 SPI 接口作以下配置，CPOL=0，CPHA = 1;
　　

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void SPI_config(void){ SPI_Cmd(SPI_MASTER, DISABLE);//配置以前先關閉SPI接口 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//主模式 SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//8bits SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;// CPOL=0 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//CPHA=1 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//CS設置爲軟件配置 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;//通訊速率 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//高位在前 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; SPI_Init(SPI_MASTER, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI_MASTER, ENABLE);//配置完成使能SPI接口 }

對應 GPIO 的配置：
　　

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void SPI_GPIO_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* Configure SPI_MASTER pins-*/ // Pin PB13 (SCLK) must be configured as as 50MHz push pull GPIO_StructInit( GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_MASTER_PIN_SCK; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(SPI_MASTER_GPIO, // Pin PB14 (MISO) must be configured as as input pull-up GPIO_StructInit( GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_MASTER_PIN_MISO; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(SPI_MASTER_GPIO, // Pin PB15 (MOSI) must be configured as as 50MHz push pull GPIO_StructInit( GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_MASTER_PIN_MOSI; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(SPI_MASTER_GPIO, &GPIO_InitStructure); //SPI1 NSS GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_MASTER_PIN_NSS; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(SPI_MASTER_GPIO, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(SPI_MASTER_GPIO, SPI_MASTER_PIN_NSS); }

另外記得使能端口時鐘：
　　

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void (void){ /* Enable GPIO clock for SPI_MASTER */ RCC_APB2PeriphClockCmd(SPI_MASTER_GPIO_CLK | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); /* Enable SPI_MASTER Periph clock */ RCC_APB1PeriphClockCmd(SPI_MASTER_CLK, ENABLE); }

讀寫實現

ADS1118 在發送寄存器配置的同時會傳輸轉換結果，手冊中提到既支持16bits 模式也支持32bits模式。

16bits模式：

32bits模式：

DIN 接口接收寄存器配置的同時DOUT接口輸出轉換結果，在32bits模式下發送完寄存器配置後第二次能夠發送數據0，具體可參考手冊。基於此設計數據發送讀取函數：
　　

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//讀寫寄存器16bits模式 uint16_t SPI_read_write_Reg(uint16_t CofigReg) { getdata1=SPI_send_Byte((uint8_t)(CofigReg>>8)); getdata2=SPI_send_Byte((uint8_t)CofigReg); getdata= (uint16_t)getdata2|((uint16_t)getdata1<<8); return getdata; } uint8_t SPI_send_Byte(uint8_t byte) { while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET){} SPI_I2S_SendData(SPI2, byte); while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET){} return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); }

獲取 ADS1118 的片內溫度須要將 ADS1118 的寄存器的第4bit修改成1，啓動單次轉換將第15bit寫1便可：
　　

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float ads1118_get_temperature(void) { uint16_t adc=0; float value=0; adsConfigReg.stru.NOP = DATA_VALID; adsConfigReg.stru.TS_MODE = TEMPERATURE_MODE; adsConfigReg.stru.DR = DR_8_SPS; adsConfigReg.stru.MODE = SIGNLE_SHOT; adsConfigReg.stru.OS = SINGLE_CONVER_START; ADS1118_ENABLE; adc = SPI_read_write_Reg(adsConfigReg.word); //conver to temperture if(adc&0x8000) { //-xx.xxx c adc>>=2; value=(0x3fff-adc+1)*(-0.03125); } else { //+xx.xxx c adc>>=2; value=adc*0.03125; } ADS1118_DISABLE; return value; }

ADS1118默認開啓ADC模式，經過配置寄存器的12-14bit能夠選擇開啓哪一個通道，具體可參考手冊。另外關於片內溫度模式時，使用的是14bit左對齊模式。並且ADS1118的轉換結果中，負數使用二進制補碼格式，所以須要作一個轉換，每一個值表明0.03125℃，測試中的SPI通訊數據：

熱電偶

ADS1118 可使用差分方式鏈接兩路熱電偶溫度傳感器，本篇也是參考了TI官方文檔 使用ADS1118進行精密熱電偶測量。冷端溫度讀取片內溫度便可，將片內溫度轉換成熱電偶對應的電壓，而後加上熱端獲取的電壓值，反向查表便可獲取熱電偶溫度值。實際測試時使用的是K型熱電偶，從網上查到K型熱電偶的溫度電壓對應表，進行查表：
　　

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type_k_thermo_lookup_table type_k_thermo_lookup[16] = { {-200,-5.891}, {-100,-3.554}, {0,0}, {100,4.096}, {200,8.138}, {300,12.209}, {400,16.397}, {500,20.644}, {600,24.905}, {700,29.129}, {800,33.275}, {900,37.326}, {1000,41.276}, {1100,45.119}, {1200,48.838}, {1300,52.410} };

測試時冷端溫度通常高於室內溫度2攝氏度左右，由於芯片內部發熱所致，獲取差分輸入的代碼設置以下：
　　

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uint16_t ads1118_get_differential_0_1(uint8_t PGA) { uint16_t adc=0; ADS_InitTypeDef ConfigReg; ConfigReg.stru.NOP = DATA_VALID; ConfigReg.stru.TS_MODE = ADC_MODE; ConfigReg.stru.DR = DR_860_SPS; ConfigReg.stru.PGA = PGA; ConfigReg.stru.MODE = SIGNLE_SHOT; ConfigReg.stru.OS = SINGLE_CONVER_START; //high ConfigReg.stru.MUX = AINPN_0_1; ConfigReg.stru.PULLUP = PULL_UP_EN; ConfigReg.stru.RESV = CONFIG_BIT_RESV; ADS1118_ENABLE; delay_us((uint32_t)1); adc = SPI_read_write_Reg(ConfigReg.word); ADS1118_DISABLE; delay_ms(1); ADS1118_ENABLE; ConfigReg.stru.NOP = DATA_INVALID; ConfigReg.stru.TS_MODE = ADC_MODE; ConfigReg.stru.DR = DR_860_SPS; ConfigReg.stru.PGA = PGA; ConfigReg.stru.MODE = SIGNLE_SHOT; ConfigReg.stru.OS = SINGLE_CONVER_START; //high ConfigReg.stru.MUX = AINPN_0_1; ConfigReg.stru.PULLUP = PULL_UP_EN; ConfigReg.stru.RESV = CONFIG_BIT_RESV; delay_us((uint32_t)1); //等待Dout給出數據有效信號--從高變低 while(GPIO_ReadInputDataBit(SPI_MASTER_GPIO,SPI_MASTER_PIN_MISO)); adc = SPI_read_write_Reg(ConfigReg.word); delay_us(1); ADS1118_DISABLE; return adc; }

實際測試時，溫度精度在2攝氏度左右，並無達到TI官方公佈的精度，在硬件電路方面有待進一步提升。所有源碼後續會放出。