ADC（一）—AD7683/AD7684/ADS8317

1.写在前面

项目需要用到模拟信号转换（ADC），由于精度、速度及准确度都要求比较高，故选择外设独立ADC芯片。外置独立ADC价格上都比较贵，首先考虑的是ADI的器件，经过综合价格、性能、采购渠道等，最终选择AD7683/AD7684。AD7683和AD7684的区别是前者是伪差分输入，后者是真差分输入，其他性能基本一致，程序兼容。ADS8317是德州仪器（TI）产的，与AD7684兼容，都是真差分输入，程序三者都兼容。

2.器件特点

主要特点：

1）转换精度：16bit

2）转换速率：100kSPS

3）独立供电和参与源

4）伪差分输入/真差分输入

5）3线spi控制接口

6）使用简单，无复杂的寄存器配置，直接通过spi获取转换数据

7）8 pin msop封装

3.驱动程序

通过芯片数据手册可以知道，对于驱动程序，只需将spi总线实现，即是成功了90%。上一篇博客中我有写到spi的封装过程和相关代码，那么这次使用起来应该非常方便和易理解，也体现下这样做的好处，具体查看上一篇文章：“spi抽象/硬件spi”

1）驱动一个器件，首先是查看器件时序图，AD7683的spi时序图如图：

具体分析：

a）读取一个完整的16bit数据，至少需要24个时钟周期；

b）有效数据为中间16bit，注意前后无效bit数据。

ADI的器件特别喜欢这样的非标spi（避专利？），很多人第一想法就是用模拟spi去读取，ADI官方一些例程大部分也是模拟spi，其实都是可以用硬件spi去实现，取其中有效数据即可。当然用模拟spi也很容易实现。下面是以stm32f1单片机为硬件平台，利用上一文章“spi模型/硬件spi”中的spi总线模型驱动AD7683。

#include "spi_hw.h"

//spi bus device
static struct spi_dev_device	ad7684_spi_dev[3];
struct spi_bus_device           spi_bus1;

static void ad7684_spi_cs0(unsigned char state)
{
        if (state)
                GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
        else
                GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
}


static void ad7684_spi_cs1(unsigned char state)
{
        if (state)
                GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_8);
        else
                GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_8);
}


static void ad7684_spi_cs2(unsigned char state)
{
        if (state)
                GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);
        else
                GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);
}
//init
void ad7684_init(void)
{	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	//spi cs 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_8;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_11);
	/*device init*/
	stm32f1xx_spi_init(0,0,&spi_bus1,8);
	//device 0
	ad7684_spi_dev[0].spi_cs 	= ad7684_spi_cs0;
	ad7684_spi_dev[0].spi_bus	= &spi_bus1;
	//device 1
	ad7684_spi_dev[1].spi_cs 	= ad7684_spi_cs1;
	ad7684_spi_dev[1].spi_bus	= &spi_bus1;
	//device 2
	ad7684_spi_dev[2].spi_cs 	= ad7684_spi_cs2;
	ad7684_spi_dev[2].spi_bus	= &spi_bus1;
}

/**
  * @brief  read ad data from ad7684.
  * @param  \index ad7684 device,1 or 2 or 3
  * @retval None
  */

u16 ad7684_read(u8 index)
{
	u8 send_buff[3] = {0},recv_buff[3] = {0};

	if(index < 1 || index > 3)
		return 0;
	spi_send_recv(&ad7684_spi_dev[index-1],send_buff,recv_buff,3);
	return ((((recv_buff[0] << 16) | (recv_buff[1] << 8) | recv_buff[2])>>2)&0xffff);
}

spi的配置模式：

a）速率：SPI_BaudRatePrescaler_8分频；

b）模式：L 1或者 H 3；

c）方向：全双工；

d）其他查看上一文章源码。

具体分析：

a）源码是之前AD7684程序，命名没有修改，程序百分百兼容；

b）上面是一根spi总线挂了3片AD7683，定义了3个spi设备结构体和一个spi总线结构体；初始化了3个片选；总线初始化由“spi_core.h”及“spi_hw.c”实现，无需再调试修改；

c）初始化函数是片选IO设置及指针赋值；

d）读函数，用的API是“spi_send_recv”，从时序图也可看出；此时的“发送”动作并不是真正的发送，只是用来产生接收数据的时钟信号；

——第一个参数即为前面初始化的3个设备之一

——send_buff：“发送”3个字节，产生24个时钟信号（非真正发送）

——recv_buff：接收3个字节的返回值，高位在前

e）返回值，“return ((((recv_buff[0] << 16) | (recv_buff[1] << 8) | recv_buff[2])>>2)&0xffff)”通过移位（<</>>）和与（&）动作获取16位有效的数据。

4.总结

1）主要是体现上一文章中，spi封装的好处，驱动一个新的spi器件，或者多个spi器件时，可以非常方便地实现；

2）学会看器件时序图，非标准spi大部分情况都可以用标准spi实现；

3）摆脱重复调试spi的无用工作；

4）方便移植驱动程序到新的平台。

5.相关源码

[1]  https://github.com/Prry/drivers-for-mcu

6.参考

[1]  http://blog.csdn.net/qq_20553613/article/details/78998617