AD7705模块（双路16位ADC）配套资料

ID:574118 · 发表于 2022-1-5 13:58

出厂的AD7606模块缺省是8080 并行接口。
如果用SPI接口模式，需要修改 R1 R2电阻配置。

并口模式跳线： R1 悬空（不贴），R2贴10K电阻
SPI接口模式跳线：R1 贴10K电阻, R2 悬空（不贴）

AD7606 的配置很简单，它没有内部寄存器。量程范围和过采样参数是通过外部IO控制的。
采样速率由MCU或DSP提供的脉冲频率控制。

AD7606 必须使用单5V供电。
AD7606 和MCU之间的通信接口电平由VIO引脚控制。也就是说 VIO必须接单片机的电源，可以是3.3V也可以是5V。

【模块引脚说明】
OS2 OS1 OS2 : 的组合状态选择过采样模式。
      000表示无过采样，最大200Ksps采样速率。
      001表示2倍过采样，也就是硬件内部采集2个样本求平均
      010表示4倍过采样，也就是硬件内部采集4个样本求平均
      011表示8倍过采样，也就是硬件内部采集8个样本求平均
      100表示16倍过采样，也就是硬件内部采集16个样本求平均
      101表示32倍过采样，也就是硬件内部采集32个样本求平均
      110表示64倍过采样，也就是硬件内部采集64个样本求平均

      过采样倍率越高，ADC转换时间越长，可得到的最大采样频率就越低。

CVA,CVB ：启动AD转换的控制信号。CVA决定1-4通道，CVB决定5-8通道。
      2个信号可以错开短暂的时间。一般情况可以将CVA,CVB并联在一起。

RAGE : 量程范围选择。0表示正负5V, 1表示正负10V.
RD : 读信号
RST : 复位信号
BUSY : 忙信号
CS : 片选信号
FRST : 第1个通道样本的指示信号
VIO : 通信接口电平
DB0-DB15 : 数据总线

【16位并行模式接线图】 --- AD7606也支持8位总线模式，请参见AD7606数据手册

AD7606模块          MCU侧
GND    <----- 地
+5V    <----- 5V电源
RAGE    <----- 可接GPIO也可接固定电平
OS2    <----- 可接GPIO也可接固定电平
OS1    <----- 可接GPIO也可接固定电平
OS0    <----- 可接GPIO也可接固定电平

CVA    <----- 接GPIO(输出)用于启动AD转换【推荐接具有PWM输出能力的引脚】
CVB    <---|

RD       <----- 8080总线读信号 NOE
RST    <----- GPIO输出  硬件复位AD606
BUSY    -----> GPIO输入  AD606正在转换指示。【推荐接具有外部中断能力的引脚】
CS       <----- 8080总线片选 NCS

VIO    <----- 单片机的电源

DB0-DB15  -----> 8080数据总线（16位）

FRST    可不接

【SPI接口模式接线图】

AD7606模块          MCU侧
GND    <----- 地
+5V    <----- 5V电源
RAGE    <----- 任意输出GPIO，可接固定电平
OS2    <----- 任意输出GPIO，可接固定电平
OS1    <----- 任意输出GPIO，可接固定电平
OS0    <----- 任意输出GPIO，可接固定电平

CVA    <----- 接GPIO(输出)用于启动AD转换【推荐接具有PWM输出能力的引脚】
CVB    <---|

RD/SCLK <----- SPI总线时钟 SCK
RST    <----- 任意输出GPIO, 用于硬件复位AD606
BUSY    -----> GPIO输入, AD606正在转换指示。【推荐接具有外部中断能力的引脚】
CS       <----- SPI总线片选 SCS

VIO    <----- 单片机电源

DB7(DOUTA) -----> SPI总线数据线MISO
DB15    ------ GND

其他数据线: 可不接或接GND
FRST    可不接

【软件定时采集的实现方案1】 --- 我们提供的 spi 的例子采用这种方案  见 bsp_spi_ad7606.c 文件

在定时器中断服务程序中实现:

定时器中断ISR:
{
      中断入口；

      读取8个通道的采样结果保存到RAM;    ----> 读取的其实是上次的采集结果，对于连续采集来说，是没有关系的

      启动下次ADC采集;（翻转CVA和CVB）

      中断返回;
}

定时器的频率就是ADC采样频率。这种模式可以不连接 BUSY 口线。

【软件定时采集的实现方案2】 --- 我们提供的 8080接口例子采用这种方案见 bsp_ad7606.c 文件

配置CVA CVB 引脚为PWM输出模式，周期设置为需要的采样频率;  ---> 之后MCU将产生周期非常稳定的AD转换信号

将BUSY口线设置为中断下降沿触发模式;

外部中断ISR
{
      中断入口；

      读取8个通道的采样结果保存到RAM;

      中断返回;
}

【软件定时采集的实现方案1和方案2的差异】
（1）方案1 可以少用 BUSY口线，但是其他中断服务程序或者主程序临时关闭全局中断时，可能导致ADC转换周期存在轻微抖动。

（2）方案2 可以确保采集时钟的稳定性，因为它是MCU硬件产生的。但是需要多接一根 BUSY口线。

单片机源程序如下:

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp.h"
#include "bsp_spi_ad7606.h"
#include "bsp_timer.h"
FIFO_T g_tAD; /* 定义一个交换缓冲区，用于存储AD采集数据，并用于写入SD卡 */
void bsp_TIM4_Configuration(void);
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_InitAD7606
* 功能说明: 初始化AD7606 SPI口线
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitAD7606(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
/* AD_SPI_CS_GPIO, AD_SPI_MOSI_GPIO, AD_SPI_MISO_GPIO, AD_SPI_DETECT_GPIO
and AD_SPI_SCK_GPIO Periph clock enable */
RCC_APB2PeriphClockCmd(AD_CS_GPIO_CLK | AD_SPI_MISO_GPIO_CLK | AD_SPI_SCK_GPIO_CLK
, ENABLE);
/* AD_SPI Periph clock enable */
RCC_APB1PeriphClockCmd(AD_SPI_CLK, ENABLE);
/* Configure AD_SPI pins: SCK */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_SPI_SCK_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(AD_SPI_SCK_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* Configure AD_SPI pins: MISO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_SPI_MISO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(AD_SPI_MISO_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_CS_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(AD_CS_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* AD_SPI Config */
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
//SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_Rx;
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8;
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
SPI_Init(AD_SPI, &SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(AD_SPI, ENABLE); /* AD_SPI enable */
/* 配置其它的GPIO */
/* 使能GPIO时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(AD_RESET_GPIO_CLK | AD_CONVST_GPIO_CLK | AD_OS0_GPIO_CLK
| AD_OS1_GPIO_CLK | AD_OS2_GPIO_CLK, ENABLE);
/* 配置RESET GPIO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_RESET_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(AD_RESET_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 配置CONVST GPIO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_CONVST_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(AD_CONVST_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 配置OS0-2 GPIO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_OS0_PIN;
GPIO_Init(AD_OS0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_OS1_PIN;
GPIO_Init(AD_OS1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AD_OS2_PIN;
GPIO_Init(AD_OS2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 设置过采样模式 */
ad7606_SetOS(0);
/* 设置GPIO的初始状态 */
ad7606_Reset(); /* 硬件复位复AD7606 */
AD_CONVST_HIGH(); /* CONVST脚设置为高电平 */
bsp_TIM4_Configuration(); /* 配置TIM2定时中断 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_Reset
* 功能说明: 硬件复位AD7606
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void ad7606_Reset(void)
{
/* AD7606是高电平复位，要求最小脉宽50ns */
AD_RESET_LOW();
AD_RESET_HIGH();
AD_RESET_HIGH();
AD_RESET_HIGH();
AD_RESET_HIGH();
AD_RESET_LOW();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_SetOS
* 功能说明: 设置过采样模式（数字滤波，硬件求平均值)
* 形参：_ucMode : 0-6 0表示无过采样，1表示2倍，2表示4倍，3表示8倍，4表示16倍
* 5表示32倍，6表示64倍
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void ad7606_SetOS(uint8_t _ucMode)
{
if (_ucMode == 1)
{
AD_OS2_0();
AD_OS1_0();
AD_OS0_1();
}
else if (_ucMode == 2)
{
AD_OS2_0();
AD_OS1_1();
AD_OS0_0();
}
else if (_ucMode == 3)
{
AD_OS2_0();
AD_OS1_1();
AD_OS0_1();
}
else if (_ucMode == 4)
{
AD_OS2_1();
AD_OS1_0();
AD_OS0_0();
}
else if (_ucMode == 5)
{
AD_OS2_1();
AD_OS1_0();
AD_OS0_1();
}
else if (_ucMode == 6)
{
AD_OS2_1();
AD_OS1_1();
AD_OS0_0();
}
else /* 按0处理 */
{
AD_OS2_0();
AD_OS1_0();
AD_OS0_0();
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_StartConv
* 功能说明: 启动AD7606的ADC转换
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void ad7606_StartConv(void)
{
/* 上升沿开始转换，低电平持续时间至少25ns */
AD_CONVST_LOW();
AD_CONVST_LOW();
AD_CONVST_LOW(); /* 连续执行2次，低电平约50ns */
AD_CONVST_HIGH();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_TIM4_Configuration
* 功能说明: 配置TIM4定时器
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_TIM4_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* TIM2 clock enable */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits[配置优先级组] */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
/* Enable the TIM2 gloabal Interrupt [允许TIM2全局中断]*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_SET_TIM4_FREQ
* 功能说明: 设置TIM4定时器频率
* 形参：_ulFreq : 采样频率，单位Hz，
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_SET_TIM4_FREQ(uint32_t _ulFreq)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
uint16_t usPrescaler;
uint16_t usPeriod;
TIM_DeInit(TIM4); /* 复位TIM2定时器 */
/* TIM2 configuration
TIM2CLK = 36 MHz
*/
if (_ulFreq == 0)
{
return; /* 采样频率为0，停止采样 */
}
else if (_ulFreq <= 100) /* 采样频率小于100Hz */
{
usPrescaler = 36000; /* TM2CLK = 72 000 000/36000 = 2000 */
usPeriod = 2000 / _ulFreq;
}
else if (_ulFreq <= 200000) /* 采样频率：100Hz - 200kHz */
{
usPrescaler = 36 - 1; /* TM2CLK = 36 000 000/36 = 2 000 000 */
usPeriod = 2000000 / _ulFreq;
}
else /* 采样频率大于 200kHz */
{
return;
}
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = usPeriod - 1; /* 计数周期 */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = usPrescaler; /* 分频系数 */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; /* */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数方向向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
/* Clear TIM2 update pending flag[清除TIM2溢出中断标志] */
TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
TIM_SetCounter(TIM4, 0);
/* Enable TIM2 Update interrupt [TIM2溢出中断允许]*/
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);
/* TIM2 enable counter [允许tim2计数]*/
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_ReadBytes
* 功能说明: 读取AD7606的采样结果
* 形参：
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
uint16_t ad7606_ReadBytes(void)
{
uint16_t usData = 0;
/* Wait until the transmit buffer is empty */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(AD_SPI, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
/* Send the byte */
SPI_I2S_SendData(AD_SPI, 0xFFFF);
/* Wait until a data is received */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(AD_SPI, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
/* Get the received data */
usData = SPI_I2S_ReceiveData(AD_SPI);
/* Return the shifted data */
return usData;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_IRQSrc
* 功能说明: 定时调用本函数，用于读取AD转换器数据
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void ad7606_IRQSrc(void)
{
uint8_t i;
uint16_t usReadValue;
TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
/* 读取数据
示波器监测，CS低电平持续时间 35us
*/
AD_CS_LOW();
for (i = 0; i < CH_NUM; i++)
{
usReadValue = ad7606_ReadBytes();
if (g_tAD.usWrite < FIFO_SIZE)
{
g_tAD.usBuf[g_tAD.usWrite] = usReadValue;
++g_tAD.usWrite;
}
}
AD_CS_HIGH();
ad7606_StartConv();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: GetAdcFormFifo
* 功能说明: 从FIFO中读取一个ADC值
* 形参：_usReadAdc : 存放ADC结果的变量指针
* 返回值: 1 表示OK，0表示暂无数据
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t GetAdcFormFifo(uint16_t *_usReadAdc)
{
uint16_t usWrite;
DISABLE_INT();
usWrite = g_tAD.usWrite;
ENABLE_INT();
if (usWrite != g_tAD.usRead)
{
*_usReadAdc = g_tAD.usBuf[g_tAD.usRead];
DISABLE_INT();
if (++g_tAD.usRead >= FIFO_SIZE)
{
g_tAD.usRead = 0;
}
ENABLE_INT();
return 1;
}
return 0;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_StartRecord
* 功能说明: 开始采集
* 形参：_ulFreq : 采样频率, 单位 HZ
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void ad7606_StartRecord(uint32_t _ulFreq)
{
//ad7606_Reset(); /* 复位硬件 */
ad7606_StartConv(); /* 启动采样，避免第1组数据全0的问题 */
g_tAD.usRead = 0; /* 必须在开启TIM2之前清0 */
g_tAD.usWrite = 0;
bsp_TIM4_Configuration(); /* 配置TIM2定时中断 */
bsp_SET_TIM4_FREQ(_ulFreq); /* 设置采样频率, 并使能TIM2定时采样中断 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ad7606_StopRecord
* 功能说明: 停止采集
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void ad7606_StopRecord(void)
{
/* TIM2 enable counter [允许tim2计数]*/
TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
}
void TIM4_IRQHandler(void)
{
ad7606_IRQSrc();
}