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  • STM32F103驱动ADS1118

    ADS1118 作为常用温度测量芯片被越来越多的开发者熟知，TI官方给出的是基于 MSP430 的驱动测试程序，由于 STM32 的普及，闲暇中移植了 MSP430 的 ADS1118 驱动程序到 STM32F103 平台下，并进行了测试，特在此记录，以飨读者。

    使用 STM32F103 的 SPI2 接口连接 ADS1118 的通信接口：

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

    ADS1118 手册建议数据线之间接一个50欧电阻，实际测试可不接。ADS1118 电源接3.3V并加滤波电容。

    SPI 配置

    ADS1118 接口的时序要求如图：

    DIN 接口接收控制器送过来的配置数据，并且在 SCLK 的下降沿将数据锁存读入 ADS1118 内部，并且在 SCLK 的上升沿中将数据送出到 DOUT。基于此将 STM32F103 的 SPI 接口做如下配置，CPOL=0，CPHA = 1;
    　　

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    void SPI_config(void){
    	SPI_Cmd(SPI_MASTER, DISABLE);//配置之前先关闭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设置为软件配置
    	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;//通信速率
    	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
    }

    对应 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);
    }

    另外记得使能端口时钟：
    　　

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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); 
    }

    读写实现

    ADS1118 在发送寄存器配置的同时会传输转换结果，手册中提到既支持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时DOUT接口输出转换结果，在32bits模式下发送完寄存器配置后第二次可以发送数据0，具体可参考手册。基于此设计数据发送读取函数：
    　　

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    //读写寄存器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);
    }

    获取 ADS1118 的片内温度需要将 ADS1118 的寄存器的第4bit修改为1，启动单次转换将第15bit写1即可：
    　　

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    < 大专栏  STM32F103驱动ADS1118/pre>
    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默认开启ADC模式，通过配置寄存器的12-14bit可以选择开启哪个通道，具体可参考手册。另外关于片内温度模式时，使用的是14bit左对齐模式。而且ADS1118的转换结果中，负数使用二进制补码格式，因此需要做一个转换，每个值代表0.03125℃，测试中的SPI通信数据：

    热电偶

    ADS1118 可以使用差分方式连接两路热电偶温度传感器，本篇也是参考了TI官方文档 使用ADS1118进行精密热电偶测量。冷端温度读取片内温度即可，将片内温度转换成热电偶对应的电压，然后加上热端获取的电压值，反向查表即可获取热电偶温度值。实际测试时使用的是K型热电偶，从网上查到K型热电偶的温度电压对应表，进行查表：
    　　

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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}
    };

    测试时冷端温度一般高于室内温度2摄氏度左右，因为芯片内部发热所致，获取差分输入的代码设置如下：
    　　

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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给出数据有效信号--从高变低
    	while(GPIO_ReadInputDataBit(SPI_MASTER_GPIO,SPI_MASTER_PIN_MISO));
    	adc = SPI_read_write_Reg(ConfigReg.word);
    	delay_us(1);
    	ADS1118_DISABLE;
    	return   adc;
    }

    实际测试时，温度精度在2摄氏度左右，并没有达到TI官方公布的精度，在硬件电路方面有待进一步提高。全部源码后续会放出。
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