STM32——软件SPI控制AD7705[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一、AD7705简介

    AD7705为差分输入的16位ADC，拥有两组差分输入通道。自带可编程增益，增益可在1到128调节。支持SPI接口。

    AD7705功能框图如图所示：

    AD7705的主要寄存器有通信寄存器（Communication Register）、时钟寄存器（Clock Register）、建立寄存器（Setup Register ）和数据寄存器（Data Register）。在这些寄存器中，只有数据寄存器是16位的。

    通信寄存器负责寄存器寻址、读写控制、通道选择等。设置通信寄存器为0x20时，表示为写命令模式，并指向时钟寄存器，选择AIN1(+),AIN1(-)作为输入通道。

    时钟寄存器负责时钟分频、输出速率选择等。设置时钟寄存器为0x07时，表示不分频主时钟（由于使用的主时钟为2.4576MHz，不用分频，使用4.9152MHz作为主时钟时需要分频），输出速率为500Hz。AD7705的最大输出速率为500Hz，2ms输出一个有效数据，因此只试用与低频信号的采样。

    建立寄存器负责ADC模式、增益选择、缓冲输出、数字滤波等。设置建立寄存器为0x40时，表示设置增益为1，差分输入模式，无输出缓冲，无数字滤波。

二、AD7705控制

    AD7705的控制就是对上述的几个寄存器进行操作，以什么样的循序来操作呢？

    首先，对通信寄存器操作，设置通道，并选择时钟寄存器，作为下一个操作目标，通信寄存器命令执行完毕后就会连线到时钟寄存器，再输入操作时钟寄存器的命令。此时，AD7705的地址指针又指向了通信寄存器，因此，操作建立寄存器，就需要再次对通信寄存器操作，选择到建立寄存器，再对建立寄存器操作。这三个寄存器操作完成后，就完成了对AD7705的初始化，之后转换完成信号DRDY有效，发送读取数据命令，读取数据寄存器值。

    初始化：通信寄存器->时钟寄存器->通信寄存器->建立寄存器

    读取：等待DRDY为低电平->发送读取数据命令->读取数据

三、软件SPI

    AD7705读写SPI操作时序如图所示：

    从SPI时序中可以看到，SCLK在空闲时为高电平，且在SCLK的第二个边沿采样数据，因此此SPI的模式为CPOL=1，CPHA=1。

    软件SPI代码如下所示：

/*
软件SPI
CPOL = 1 ,空闲状态为高电平
CPHA = 1 ,在第二个边沿采样
*/
//AD7705写数据
void Writetoreg(uint8_t byteword)
{
	uint8_t i;
	
	AD7705_CS_Pin_RESET;       //片选
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(byteword & 0x80)
			AD7705_DIN_Pin_SET;
		else 
			AD7705_DIN_Pin_RESET;
		byteword <<= 1;
		AD7705_SCLK_Pin_RESET;
		__NOP();                   //以72MHz系统时钟计算，大概延时时间在10ns-20ns
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		AD7705_SCLK_Pin_SET;
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
	}
	AD7705_SCLK_Pin_SET;       //空闲
	AD7705_DIN_Pin_SET;
	AD7705_CS_Pin_SET;
}

//AD7705读数据
uint16_t Read(void)
{
	uint8_t i;
	uint16_t data = 0x00;
	
	AD7705_CS_Pin_RESET;       //片选
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		AD7705_SCLK_Pin_RESET;
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		AD7705_SCLK_Pin_SET;
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		__NOP();
		data <<= 1;
		if( AD7705_DOUT_Pin_State )
			data |= 0x01;
	}
	AD7705_SCLK_Pin_SET;      //空闲
	AD7705_CS_Pin_SET;
	
	return data;
}

    代码中的__NOP()是为了满足AD7705对SPI时间间隔的要求，而增加的延时。

四、AD7705初始化与数据读取代码

    使用HAL函数库，代码如下所示：

/*
AD7705初始化
设置输入差分端口、时钟、增益等
*/
void AD7705_Init(void)
{
	uint8_t i;
	
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,AD7705_CS_Pin|AD7705_SCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);
	
	Writetoreg(0x20);      //向通信寄存器写入数据。选择下一个操作的寄存器为时钟寄存器，选择AIN1+/AIN1-数据通道
	Writetoreg(0x07);      //向时钟寄存器写入数据。接入的外部时钟为2.4576MHz,使能时钟，不对其分频，输出速率为500Hz
	Writetoreg(0x10);      //向通信寄存器写入数据。选择下一个操作的寄存器为配置寄存器，选择AIN1+/AIN1-数据通道
	Writetoreg(0x40);      //向配置寄存器写入数据。增益为1，差分模式，缓冲输出关闭
	
	HAL_Delay(1);
}

/*
读取AD7705输出的16为数据
*/
uint16_t AD7705_GetData(void)
{
	uint16_t AD7705_data;
	
	while( AD7705_DRDY_Pin_State );  //等待DRDY为低电平
	
	Writetoreg(0x38);     //向通信寄存器写入数据。定位到数据寄存器，并设置为读模式。
	AD7705_data = Read();
}