MCP3421-18bit ADC調(diào)試方案

MicroChip的芯片手冊(cè)真的好看，恨不得都做筆記，今天這篇文章先對(duì)IIC協(xié)議進(jìn)行了一個(gè)回顧，針對(duì)具體的數(shù)據(jù)手冊(cè)逐位描述。

后面就是STM32的工程，以及一個(gè)數(shù)據(jù)處理上面的運(yùn)算。

5塊錢性價(jià)比真的很高

在時(shí)鐘的高電平周期內(nèi)，SDA線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線僅可以在時(shí)鐘SCL為低電平時(shí)改變。

SCL高的時(shí)候，DATA是要穩(wěn)定讀取的

每次都是8位的數(shù)據(jù)一個(gè)字節(jié)，+讀寫+ACK

高->低

前面的1101，是固定的電平，也叫器件碼。后面的A2，A1，A1，是000，閉合圖形的意思大概是固定的。

一次傳輸一個(gè)字節(jié)，那么最后就是一個(gè)第九位，為0的時(shí)候是ACK收到

前面的7位為地址碼，第八位是寫入標(biāo)志，第九位是回復(fù)

在總線的一次數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，可以有以下幾種組合方式：

[1]主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳送過(guò)程中不變：

注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無(wú)陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。

A表示應(yīng)答(低電平)， A非表示非應(yīng)答（高電平）。S表示起始信號(hào)，P表示終止信號(hào)。

[2]主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后，立即從從機(jī)讀數(shù)據(jù):

[3]在傳送過(guò)程中，當(dāng)需要改變傳送方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫方向位正好反相：

我來(lái)說(shuō)一個(gè)這個(gè)18位是什么意思，一個(gè)數(shù)據(jù)有18位，除去別的樣板數(shù)據(jù)。我們知道這個(gè)18bit的數(shù)據(jù)就是18個(gè)2進(jìn)制位置，紅色的部分，D0-D17就是18個(gè)也就是說(shuō)18位的數(shù)據(jù)都是傳輸完整了，LSB就是D0，數(shù)據(jù)從這里開(kāi)始。接著從右往左排列三個(gè)時(shí)鐘周期，一個(gè)完整的應(yīng)該是9位，前兩個(gè)數(shù)據(jù)位滿滿的，第三個(gè)用了兩位，最后的數(shù)據(jù)位怎么辦？因?yàn)槭沁B續(xù)完整的，所以這里的做法就是把剩下的位置都補(bǔ)18位數(shù)據(jù)的MSB，就是最后一個(gè)數(shù)字，我們忽略就可以。

這個(gè)就是說(shuō)你是12或者是14的情況下，也是有多余的位置沒(méi)有傳輸

這是低位數(shù)下的傳輸

IIC的輸入輸出結(jié)構(gòu)采用的是開(kāi)漏的結(jié)構(gòu)。

開(kāi)漏結(jié)構(gòu)不能夠自主得到高電平，所以需要通過(guò)外部上拉電阻Rp來(lái)的實(shí)現(xiàn)IIC通信過(guò)程中的高電平。

Rp的大小取決于IIC不同模式時(shí)的灌電流大小。

由于種類的設(shè)備都有可能連接到IIC總線上面，比如說(shuō)CMOS、NMOS等，所以IIC的高電平和低電平的標(biāo)準(zhǔn)是不一定的。高電平和低電平的值分別為0.7VDD和0.3VDD。

應(yīng)答位、非應(yīng)答位：當(dāng)主機(jī)傳送8位數(shù)據(jù)結(jié)束后，主機(jī)會(huì)將SDA線拉高，此時(shí)如果從機(jī)正確接收數(shù)據(jù)則會(huì)將SDA拉低并在SCL高電平時(shí)保持低電平，這個(gè)信號(hào)為ACK信號(hào)。如果在傳輸8位數(shù)據(jù)后從機(jī)沒(méi)有將SDA拉低則該信號(hào)為NACK。如果出現(xiàn)NACK則表示數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)。

是主動(dòng)拉低的意思

數(shù)據(jù)有效性：當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)為高電平的時(shí)候，數(shù)據(jù)線上的信號(hào)需要保持不變也就是在時(shí)鐘線為高電平的時(shí)候數(shù)據(jù)線出現(xiàn)上升下降沿的話就會(huì)產(chǎn)生停止和啟動(dòng)信號(hào)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸出錯(cuò)。

byte：SDA上的數(shù)據(jù)傳輸是以8bit即一個(gè)字節(jié)為單位傳輸?shù)模恳淮蝹鬏數(shù)淖止?jié)數(shù)沒(méi)有限制，每傳輸完一個(gè)字節(jié)后必須跟隨一個(gè)應(yīng)答位。 我們以01001001（0X49）為例，其時(shí)序圖如下：

寫操作：主機(jī)確定了從機(jī)的設(shè)備地址后，生成一個(gè)開(kāi)始信號(hào)，然后向IIC總線上面發(fā)送設(shè)備的地址和讀寫方向標(biāo)志。從機(jī)檢測(cè)到該地址和自己設(shè)備地址相對(duì)應(yīng)后，回復(fù)主機(jī)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。主機(jī)接收到應(yīng)答信號(hào)后就開(kāi)始向這個(gè)設(shè)備以字節(jié)為單位發(fā)送數(shù)據(jù)，每一個(gè)字節(jié)后面都會(huì)帶有從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)，直到主機(jī)發(fā)送完成最后一個(gè)數(shù)據(jù)后生成一個(gè)停止信號(hào)結(jié)束此次數(shù)據(jù)的傳輸。

寫就是主機(jī)一直搗鼓，后來(lái)問(wèn)下從機(jī)，逼崽子聽(tīng)見(jiàn)沒(méi)有

讀操作：讀操作與寫操作有一些類似，同樣的是需要確定需要讀取的從設(shè)備的地址。然后主機(jī)生成開(kāi)始信號(hào)，再向IIC總線上發(fā)送從設(shè)備的地址和讀數(shù)據(jù)的指令。從設(shè)備接收到地址與自己的吻合后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。就這從設(shè)備就開(kāi)始向主機(jī)發(fā)送主機(jī)想要讀取的數(shù)據(jù)，主機(jī)正確接收數(shù)據(jù)后會(huì)向從機(jī)回復(fù)應(yīng)答信號(hào)，當(dāng)主機(jī)想要結(jié)束讀取操作時(shí)，主機(jī)會(huì)回復(fù)一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)，然后生成停止信號(hào)結(jié)束數(shù)據(jù)的讀取。

牛鼻

所示是示波器采集的IIC信號(hào)，我們通過(guò)自己的觀察得到這一段IIC包含的信息，主機(jī)向地址為0XA0 的設(shè)備寫入0X0C。

配置寄存器

IIC總線的傳輸速率一般是幾百KHZ，傳輸速率設(shè)置為幾MHz就可以。這里我們采用4MHz的采樣率對(duì)IIC進(jìn)行采樣。

這些是一些函數(shù)，順手翻譯

這個(gè)是配置位

第4位

11 18位

最后兩個(gè)00，不增益

1101是跑不了的

那就000，最后再補(bǔ)一個(gè)

地址也就是這樣的

IIC的CubeMX配置，就默認(rèn)就好

這個(gè)是初始化函數(shù)

翻譯的另外一個(gè)函數(shù)

計(jì)數(shù)值滿了以后就開(kāi)始一次轉(zhuǎn)換

輸出的位數(shù)字

這個(gè)就是建立的一個(gè)數(shù)組

好，兩個(gè)位

先留啊

具體就是這樣算的，然后除了最后兩位，前面都是0

中，低

直接拼接

這是就是左移，將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的所有位向左移動(dòng)指定的位數(shù)，右邊用0填充。

之后相加是很簡(jiǎn)單的事情了。

也可以寫成完整的位運(yùn)算的樣子，一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的去取

我們上面拿到的數(shù)據(jù)才是一堆位數(shù)據(jù)，我們要變成人類可讀的數(shù)字

所有的數(shù)據(jù)都是補(bǔ)碼：

判斷一個(gè)32位無(wú)符號(hào)整數(shù)（Voltage）的最高位符號(hào)位是否為1。 & 是按位與運(yùn)算符，用于將兩個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作。 0x00020000 是一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，其二進(jìn)制表示為 ： 00000001 00000000 00000000 00000000。 Voltage & 0x00020000 的結(jié)果是將 Voltage 的最高位符號(hào)位與 0x00020000 進(jìn)行按位與操作。 如果結(jié)果等于 0x00020000，則說(shuō)明 Voltage 的最高位符號(hào)位為1，返回 True；否則返回 False。

如果是1的話，也就是算過(guò)的數(shù)字是不變的

我們知道了是負(fù)數(shù)，接著把他還原

這段代碼是用于將一個(gè)32位無(wú)符號(hào)整數(shù)（Voltage）的最高位符號(hào)位清零，并將其轉(zhuǎn)換為正數(shù)。 Voltage &= 0x0001ffff; 這行代碼將 Voltage 與十六進(jìn)制數(shù) 0x0001ffff 進(jìn)行按位與操作。 0x0001ffff 的二進(jìn)制表示為: 00000001 11111111 11111111 11111111。 這個(gè)操作的目的是保留 Voltage 的低20位，并將最高位符號(hào)位清零。 Voltage = (~Voltage) + 1; 這行代碼首先對(duì) Voltage 進(jìn)行按位取反操作，然后加1。加1是為了將取反后的負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換為正數(shù)。 Voltage &= 0x0001ffff; 這行代碼再次將 Voltage 與十六進(jìn)制數(shù) 0x0001ffff 進(jìn)行按位與操作。 這個(gè)操作的目的是保留 Voltage 的低20位，將其轉(zhuǎn)換為正數(shù)。 最終，這段代碼的作用是將一個(gè)32位無(wú)符號(hào)整數(shù)的最高位符號(hào)位清零，并將其轉(zhuǎn)換為正數(shù)。

這個(gè)就是負(fù)數(shù)的

正數(shù)的

如果是CubeMX的工程，記得把自己的頭文件放這里

C文件是在這里添加

這樣就添加好了

編譯通過(guò)

審核編輯：湯梓紅