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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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。