STM32 HAL库 模拟SPI驱动 ADS1118

    首先是SPI相关的简介：

    https://www.bilibili.com/opus/515342298243272188

    然后是用STM32CubeMx初始化模拟SPI的引脚：

    STM32CubeMx的GPIO输入输出的配置可以参考：

    https://www.bilibili.com/opus/484177792198506654

    我所用到的四个输出口分别对应ADS1118上的三个SPI通信口。

    SYNC：PA4

    SCLK：PA5

    DOUT：PA6

    DIN：PA7

    在具体的应用中可以自行修改头文件中的GPIO口以配合硬件完成工程。

    ADS1118 datasheet

https://www.ti.com.cn/lit/gpn/ads1118

    ADS1118 数据手册

https://www.ti.com.cn/cn/lit/gpn/ads1118

        由上面的信息我们可以知道ADS1118是上升沿触发，此外它有两种通讯模式分别是一段32位和两段16位。

上面这张表是ADS1118中的16位寄存器各个位数对应的信息

Reserved :  [0] 转换完成标志

NOP : [1:2] 无操作

PULL_UP_EN : [3] 上拉使能

TS_MODE : [4] 温度传感器模式

DR :  [7:5] 数据传输速率

MODE :  [8] 设备运行模式

PGA :  [11:9] 可编程增益放大器配置

MUX :  [14:12] 输入多路复用器配置

 SS :  [15] 操作状态或单次转换开始

user_ads1118.h

配合硬件修改对应的IO口

#ifndef __USER_ADS1118_H

#define __USER_ADS1118_H

#ifdef __cplusplus

extern 'C' {

#endif

#include 'main.h'

#define CS_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET)

#define CS_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET)

#define SCLK_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET)

#define SCLK_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET)

#define DIN_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET)

#define DIN_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET)

#define DOUT HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_6)

/**单次转换启动**/

#define ADS1118_SS_NONE  0 // 无效

#define ADS1118_SS_ONCE  1 // 启动单次转换

/**输入多路复用器配置**/

#define ADS1118_MUX_01 0 // 000 = AINP 为 AIN0 且 AINN 为 AIN1（默认）

#define ADS1118_MUX_03 1 // 001 = AINP 为 AIN0 且 AINN 为 AIN3

#define ADS1118_MUX_13 2 // 010 = AINP 为 AIN1 且 AINN 为 AIN3

#define ADS1118_MUX_23 3 // 011 = AINP 为 AIN2 且 AINN 为 AIN3

#define ADS1118_MUX_0G 4 // 100 = AINP 为 AIN0 且 AINN 为 GND

#define ADS1118_MUX_1G 5 // 101 = AINP 为 AIN1 且 AINN 为 GND

#define ADS1118_MUX_2G 6 // 110 = AINP 为 AIN2 且 AINN 为 GND

#define ADS1118_MUX_3G 7 // 111 = AINP 为 AIN3 且 AINN 为 GND

/**可编程增益放大器配置**/

#define ADS1118_PGA_61  0 // 000 = FSR 为 ±6.144V

#define ADS1118_PGA_40  1 // 001 = FSR 为 ±4.096V

#define ADS1118_PGA_20  2 // 010 = FSR 为 ±2.048V（默认）

#define ADS1118_PGA_10  3 // 011 = FSR 为 ±1.024V

#define ADS1118_PGA_05  4 // 100 = FSR 为 ±0.512V

#define ADS1118_PGA_02  5 // 101 = FSR 为 ±0.256V

/**器件工作模式配置**/

#define ADS1118_MODE_LX  0 // 连续转换模式

#define ADS1118_MODE_DC  1 // 断电并采用单次转换模式（默认）

/**数据传输速率**/

#define ADS1118_DR_8      0 // 000 = 8SPS

#define ADS1118_DR_16     1 // 001 = 16SPS

#define ADS1118_DR_32     2 // 010 = 32SPS

#define ADS1118_DR_64     3 // 011 = 64SPS

#define ADS1118_DR_128    4 // 100 = 128SPS（默认）

#define ADS1118_DR_250    5 // 101 = 250SPS

#define ADS1118_DR_475    6 // 110 = 475SPS

#define ADS1118_DR_860    7 // 111 = 860SPS

/**温度传感器模式**/

#define ADS1118_TS_MODE_ADC 0 // 0 = ADC 模式（默认）

#define ADS1118_TS_MODE_T 1 // 1 = 温度传感器模式

/**上拉使能**/

#define ADS1118_PULL_UP_EN_N 0 // 禁用 DOUT/DRDY 引脚的上拉电阻

#define ADS1118_PULL_UP_EN_E 1 // 使能 DOUT/DRDY 引脚的上拉电阻（默认）

/**控制数据是否写入配置寄存器**/

#define ADS1118_NOP_N 0 // 00 = 无效数据， 不更新配置寄存器内容

#define ADS1118_NOP_W 1 // 01 = 有效数据， 更新配置寄存器（默认）

/**保留**/

#define ADS1118_CNV_RDY_FL    1 // 始终写入 1h

/***************************定义ADS1118中的四个16位寄存器********************************/

typedef union

{

struct

{

uint16_t CNV_RDY_FL : 1 ; // [0] 转换完成标志

uint16_t NOP : 2 ; // [1:2] 无操作

uint16_t PULL_UP_EN : 1 ; // [3] 上拉使能

uint16_t TS_MODE : 1 ; // [4] 温度传感器模式

uint16_t DR : 3 ; // [7:5] 数据传输速率

uint16_t MODE : 1 ; // [8] 设备运行模式

uint16_t PGA : 3 ; // [11:9] 可编程增益放大器配置

uint16_t MUX : 3 ; // [14:12]输入多路复用器配置

uint16_t SS : 1 ; // [15] 操作状态或单次转换开始

}ConfigDef_T ;

uint16_t Bytes ;

}ConfigDef ;

typedef enum

{

CS_0 = 0 ,

CS_1

}

chipselect;

/***************************声明ADS1118中的四个16位寄存器********************************/

extern ConfigDef Config ;

extern float DP[8]; // 显示处理后的八通道数据

uint16_t ReadAds1118(uint16_t Data);

void ADS1118Init(uint8_t ss,uint8_t mode ,uint8_t dr,uint8_t pue,uint8_t nop) ;

void GetData(uint8_t mux,uint8_t pga,uint8_t tsmode) ;

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

user_ads1118.c

    24位从高到低通过移位的方法依次发出，发送这24位前我们需要先拉低CS，在发送完成后再拉高。

    注意：由于是下降沿触发因此我们需要先移位再拉低时钟

#include 'main.h'

#include 'user_ads1118.h'

#include uint16_t Conversion; // 存储从芯片读取的数据

uint16_t Conversion1; // 存储从芯片读取的数据

float Voltage;    // 存储需要显示的测量电压值

float BaseV; // 采集电压的压基

uint8_t firstflag; // 第一次进入标志

uint8_t collect; // 每次采集的数据位置

float DP[8]; // 显示处理后的八通道数据

ConfigDef Config;

/**

  * 函数名称：ReadAds1118

  * 函数功能：通过SPI给Ads1118发数据

  * 形   参：需要配置的adc寄存器数据

  * 返回值 ：采集到的16位数据

  */

uint16_t ReadAds1118(uint16_t Data)

{

uint8_t i;

uint16_t returnData = 0x0000;

HAL_Delay(1);

SCLK_L;

DIN_L;

CS_H;

CS_L;

for(i = 0; i < 16;i++)

{

if(Data & 0x8000)

DIN_H;

else

DIN_L;

Data<<=1;

SCLK_H;

returnData<<=1;

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_6) == 1)

returnData |= 0x0001;

SCLK_L;

}

CS_H;

HAL_Delay(1);

DIN_L;

return returnData;

}

/**

  * 函数名称：ADS1118Init

  * 函数功能：初始化配置寄存器值

  * 形   参：单次转换，工作模式，传输速率，上拉使能，更新数据

  * 返回值 ：无

  */

void ADS1118Init(uint8_t ss,uint8_t mode ,uint8_t dr,uint8_t pue,uint8_t nop)

{

Config.ConfigDef_T.SS = ss; // 设置为无效果

Config.ConfigDef_T.MODE = mode; // 设置为连续转换模式

Config.ConfigDef_T.DR = dr; // 设置转换速率为128 SPS

Config.ConfigDef_T.PULL_UP_EN = pue; // 设置DOUT上拉使能

Config.ConfigDef_T.NOP = nop; // 设置有效数据，更新配置寄存器

Config.ConfigDef_T.CNV_RDY_FL = 0x01; // 保留位，始终写1

Conversion = 0;

Voltage = 0;

BaseV = 0;

firstflag = 0;

}

/**

  * 函数名称：GetData

  * 函数功能：通过SPI配置寄存器值并连续采集五次数据求平均值

  * 形   参：通道选择，放大器增益，工作模式

  * 返回值 ：无

  */

void GetData(uint8_t mux,uint8_t pga,uint8_t tsmode)

{

float FV[10]; // 存储连续的五次转换数据

float displayData;

Config.ConfigDef_T.MUX = mux; // 设置为AIN0和GND

Config.ConfigDef_T.PGA = pga; // 设置FSR=±4.096V

Config.ConfigDef_T.TS_MODE = tsmode;// 设置温度传感器模式为ADC模式

switch (pga)

{

case 0:

BaseV = 187.5; // 压基单位为uV

break;

case 1:

BaseV = 125;

break;

case 2:

BaseV = 62.5;

break;

case 3:

BaseV = 31.25;

break;

case 4:

BaseV = 15.625;

break;

case 5:

BaseV = 7.8125;

break;

}

for(uint8_t t=0;t<5;t++)

{

HAL_Delay(1);

if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_6) == 0)||(firstflag == 0)) // CS需要周期性拉低来检测是否有新的数据产生(检测INPUT引脚是否有低电平)

{

Conversion = ReadAds1118(Config.Bytes);

Conversion1 = Conversion;

Voltage = (BaseV*Conversion)/1000000; // 转换单位：uV→V

Conversion = 0; // 数据显示之后清零

firstflag = 1;

}

FV[t] = Voltage;

HAL_Delay(15); // 延迟时间不能低于15ms

}

displayData = (FV[1]+FV[2]+FV[3]+FV[4] )/4;

firstflag = 0;

switch(mux)

{

case ADS1118_MUX_0G:

DP[0] = displayData;

break;

case ADS1118_MUX_1G:

DP[1] = displayData;

break;

case ADS1118_MUX_2G:

DP[2] = displayData;

break;

case ADS1118_MUX_3G:

DP[3] = displayData;

break;

}

}

使用示例

GetData(ADS1118_MUX_0G,ADS1118_PGA_20,ADS1118_TS_MODE_ADC); // AINP 为 AIN0 且 AINN 为 GND，FSR 为 ±2.048V，ADC 模式

GetData(ADS1118_MUX_1G,ADS1118_PGA_20,ADS1118_TS_MODE_ADC); // AINP 为 AIN1 且 AINN 为 GND，FSR 为 ±2.048V，ADC 模式

GetData(ADS1118_MUX_2G,ADS1118_PGA_20,ADS1118_TS_MODE_ADC); // AINP 为 AIN2 且 AINN 为 GND，FSR 为 ±2.048V，ADC 模式

GetData(ADS1118_MUX_3G,ADS1118_PGA_20,ADS1118_TS_MODE_ADC); // AINP 为 AIN3 且 AINN 为 GND，FSR 为 ±2.048V，ADC 模式

参考文献：

关于ADS1118的调试笔记（基于STM32）:

https://blog.csdn.net/Hgrjtz/article/details/105664562

16-bit, 860-SPS, 4-channel, delta-sigma ADC with PGA, oscillator, VREF, temp sensor and SPI:

https://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/ads1118.pdf