【NUCLEO-F412ZG试用体验】SPI总线通讯与AD采集

电路

本次我们在NUCLEO-F412ZG试验模拟量输入采集。我们的模拟量输入采用ADI公司的AD7705，是一片16位两路差分输入的AD采集芯片。具有SPI接口，我们将采用SPI接口与AD7705通讯。两路输入一路接氧气传感器，一路接氢气传感器。

氧气传感器有两种，一种是顺磁氧气传感器，输出信号是4-20mA。所以须在输出端并一个250欧姆的电阻然后接到AD7705的采集小板上。灰色的线和白色的线分别是正负极。其样式如下：

另一种氧气传感器是电化学方式的，由于电化学传感器输出为毫伏信号（0-60mV），为了符合AD7705的信号采集范围，我在面包板上搭建了一个放大电路来用于测试，讲毫伏信号放大50倍，新城0-3VDC的信号以便AD7705采集板能够接受。

这两个传感器当暴露在空气中时，因为空气中氧含量约21%。氧气传感器的值是一个比较大的值。可能不是21%左右，因为没有校准。

氢气传感器是0-5VDC信号。氢气传感器的信号已经符合AD7705采集板的要求，可以直接上：

AD7705采集板与外界的连接是SPI接口，在试验中我们采用STM32F412的SPI1，对应的引脚为：

40

PA4

SPI1_NSS

CN7_17

41

PA5

SPI1_SCK

CN7_10

42

PA6

SPI1_MISO

CN7_12

43

PA7

SPI1_MOSI

CN7_14

如下宏框部分：

在STM32CubeMX中配置SPI1，先配置SPI接口的参数：

然后我们可以对引脚根据我们的使用习惯进行配置：

//SPI1及AD7705、AD5663相关的GPIO配置

void SPI1_GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//配置SPI1的SCK和MOSI（PA5、PA7）

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//配置SPI1的MISO（PA6）

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;

//GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//配置AD片选信号（PA4）

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

SPI_AD7705_CS_HIGH();

}

//配置SPI

void SPI1_Configuration(void)

{

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

// SPI1配置

SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工

SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI

SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构

SPI_InitStructure.SPI_CPOL= SPI_CPOL_Low; //选择了串行时钟的稳态:空闲状态保持低电平

SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //数据捕获于第二个时钟沿

SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制

SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256

SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始

SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式

SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器

//使能SPI外设

SPI_SSOutputCmd(SPI1, ENABLE);

SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

}

配置完成之后，利用AD7705的操作函数（我们在其他项目上已经写好并标准化了）就可以读取数据。软件在线调试如下：

通过IAR自带的IO终端可以方便地查看数据显示，关于IAR自带的IO终端的配置可以在网上查看，我博客园也有一片文章记录了使用方法。在IO终端中查看的结果如下：

因为是暴露在空气，所以氧气的数据比较大（因为传感器为校准，校准后应在21%左右，校准需要编写另外的程序），但氢气的数据几乎为0。

尹家军 · 2016-12-15 21:49:49

发布后发现上文中的一个表格出现了混乱，现在修正如下：
40 PA4 SPI1_NSS CN7_17
41 PA5 SPI1_SCK CN7_10
42 PA6 SPI1_MISO CN7_12
43 PA7 SPI1_MOSI CN7_14

可乐丸子 · 2016-12-17 15:58:32

写得不错

李明 · 2016-12-19 08:44:37

写的很详细。不错。

however1241 · 2016-12-20 11:01:06

写的很详细。不错。谢谢分享

机器人工作者 · 2016-12-20 18:39:45

正在研究中，楼主的代码写的很不错~赞

蔡晓菲 · 2016-12-21 10:56:56

谢谢楼主分享，学习中，

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