双路高精度ADC转换芯片采集电压电流数据

CS1180是高精度、低功耗模数转换芯片。其分辨率为 20bit，有效分辨率可达 19 位。可以广泛使用在工艺控制、量重、液体/气体化学分析、血液分析、智能发送器、便携测量仪器领域。

本次主要以智能变送器为主采集电压电流值稳控

首先我们看一下管脚说明

主要以spi通信方式为主，我这里是用到两个adc芯片 SDI、SDO、SCLK、三线共用，以片选不同采集不同路的数据
接下来看规格书要求的通信时序

按照要求编写即可

接下来就是我们要操作的寄存器以下是主要寄存器

SETUP和MUX在初始化中配置，增益倍数选择，默认是0，测试中4倍也是可以读到的

这里要注意ACR寄存器使用单极性输出，时钟选择/256，这个要根据你的时钟选择判断，转换范围选择也要选择VERF/2的，是有哪位我的外部电路输入电压不同导致选择的不同其他位用默认值0即可

ODAC寄存器配置为0x30，这里我也没有特别理解，网上搜到的驱动是这样写的，可能与你本身的硬件电路有关，我买的是cs1180集成板，里面电路已经确定的，如果各位知道原因的话，也教一下我，谢谢

主要的内容就是以上，接下来直接看代码，如有疑问和问题，敬请指出

//寄存器地址定义
#define SETUP 0X00//PGA 及BO//cs 控制
#define MUX   0X01//输入通道选择
#define ACR   0X02//模拟电路控制
#define ODAC  0X03//Offset DAC 设置
#define DIO   0X04//数字I/O 引脚设置
#define DIR   0X05//输入输出的方向选择
#define IOCON 0X06//I/O 配置寄存器
#define OCC0  0X07//失调误差正系数
#define OCC1  0X08//失调误差正系数
#define OCC2  0X09//失调误差正系数
#define GCC0  0X0A//增益误差校正系数
#define GCC1  0X0B//增益误差校正系数
#define GCC2  0X0C//增益误差校正系数
#define DOR2  0X0D//模数转换数据高8位
#define DOR1  0X0E//模数转换数据中8位
#define DOR0  0X0F//模数转换数据低8位 

//命令定义
#define RDATA    0X01//从DOR 寄存器中读取数据
#define RDATAC   0X03//从DOR 寄存器中连续读取数据
#define STOPC    0X0F//停止从DOR 寄存器中连续读取数据
#define RREG     0X10//低4位为寄存器地址
#define WREG     0X50//低4位为寄存器地址
#define CALSELF  0XF0//对芯片的失调误差和增益误差进行纠正
#define OCALSELF 0XF1//对芯片的失调误差进行纠正
#define GCALSELF 0XF2//对芯片的增益误差进行纠正
#define OCALSYS  0XF3//对系统的失调误差进行纠正
#define GCALSYS  0XF4//对系统的增益误差进行纠正
#define WAKEUP   0XFB//将系统从睡眠模式模式中唤醒
#define SYNC     0XFC//对DRDY 进行同步
#define SLEEP    0XFD//使芯片进入睡眠模式
#define RESET    0XFE//将芯片复位到上电后的状态
#define P_ADD    0XA3//将芯片复位到上电后的状态

#define SPI_SDI(n) (n?gpio_bit_set(GPIOA, GPIO_PIN_6):gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_6))
#define SPI_SCK(n) (n?gpio_bit_set(GPIOA, GPIO_PIN_0):gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_0))
#define SPI_SDO_READ()      gpio_input_bit_get(GPIOA,GPIO_PIN_5)

#define VOL_EXTI_LINE        EXTI_4
#define CURR_EXTI_LINE        EXTI_5

unsigned long curr_adc,vol_adc;
void ADC_GPIO_init()
{
    //IO口定义
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);
    //SCK
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0);
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_0);
    //SDO
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_1);
    
    //SDI
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_6);
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_6);
    //CS_A
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_7);
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_7);
    //CS_V
    gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_7);
    gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_7);
    //DRDY2 电压
    gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_4);
    //DRDY1 电流
    gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_5);
    
    
    /* connect EXTI line to GPIO pin */
    syscfg_exti_line_config(EXTI_SOURCE_GPIOC, EXTI_SOURCE_PIN4);
    syscfg_exti_line_config(EXTI_SOURCE_GPIOC, EXTI_SOURCE_PIN5);

    /* configure EXTI line */
    exti_init(EXTI_4, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);
    exti_interrupt_flag_clear(EXTI_4);
    
    exti_init(EXTI_5, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);
    exti_interrupt_flag_clear(EXTI_5);
}

/*写一个字节的数据到CS1180的SDI引脚*/
void Write_One_Byte(unsigned char Byte)    
{
    char i=0;
        SPI_SCK(1);
    for(;i<8;i++)
    {
        
        if(Byte&(0x80>>i))           //先传高位  
        {
            SPI_SDI(1);
        }
        else
        {
            SPI_SDI(0);
        }
        Delay1us();
        SPI_SCK(0);                               //写数据的时候，数据在上升沿被写入   
        Delay1us();
        SPI_SCK(1);
        Delay1us();
    }
}

/*从SDO引脚读取一个字节的数据*/
unsigned char Read_One_Byte(void)       
{
    char i=0;
    unsigned char Data = 0;
    SPI_SCK(1);
    for(;i<8;i++)
    {            //读数据的时候，数据在下降沿被输出
                
        SPI_SCK(0);
        Delay1us();
        Data = (Data << 1) | SPI_SDO_READ();
        Delay1us();
        SPI_SCK(1);
        Delay1us();
    }
    return Data;
}

/*1:读取ADC数据 命令编码:0x01*/
unsigned long Read_Adc_Data(void)
{
    //unsigned char datah,datam,datal;
        unsigned long datah;
        unsigned long datam,datal;
    unsigned long c=0;
    datal=datam=datah=0;
    
    Write_One_Byte(0x01);         //写入命令:0x01 写完后SCK=1 
    
    Delay1us();
    datah=Read_One_Byte();
    datam=Read_One_Byte();
    datal=Read_One_Byte();
    c=datah<<8|datam;

    return(c);
}
#if 0        //此段没有用到 暂未验证 感兴趣的可以加上尝试
/*2:读取寄存器的值 命令编码:0001 rrrr xxxx nnnn*/
/*void Read_Reg_Data(char start_reg_addr,char num,char *ptr)
{
    Write_One_Byte(0x10|start_reg_addr);  //命令的第一个字节    
    Write_One_Byte(num-1);
    for(;num!=0;num--)
    {
        *(ptr++) = Read_One_Byte();           //将读取的寄存器的值顺序保存在数组中 
    }
}
*/
/*3:写数据到控制寄存器中 命令编码:0101 rrrr xxxx nnnn*/
unsigned char Write_Reg_Data(char start_reg_addr,char reg_data)
{
    char err_num = 0;
    Write_One_Byte(0x50|start_reg_addr);  //命令的第一个字节,第一个寄存器为0x00   
    Write_One_Byte(0x00);                 //命令的第二个字节,总共写1个寄存器   
    Write_One_Byte(reg_data);             //写入第一个寄存器值  
    return 0;
}
#endif

//4:CS1180初始化函数 
void CS1180_ADC_Init(void)
{
    

    
    //初始化电流ADC 
    ADC_GPIO_init();
    gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_7);  //开电流片选 关电压
    gpio_bit_set(GPIOC, GPIO_PIN_7);
    Write_One_Byte(RESET);   
        Delay1us();
        Write_Reg_Data(SETUP,0x00);     // 128x  PGA
    Write_Reg_Data(ACR,0x62);
    Write_Reg_Data(ODAC,0x30);
        delay_ms(5);
        while(DRDY1 == 1);
        Read_One_Byte();
        delay_ms(5);
    gpio_bit_set(GPIOA, GPIO_PIN_7);
    //初始化电压ADC   
    gpio_bit_set(GPIOC, GPIO_PIN_7);  
    gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_7);//关电流片选 开电压
    Write_One_Byte(RESET);   
    Delay1us();
    Write_Reg_Data(SETUP,0x00);     // 128x  PGA
    Write_Reg_Data(ACR,0x62);
    Write_Reg_Data(ODAC,0x30);
    delay_ms(5);
    while(DRDY2 == 1);
    Read_One_Byte();
    delay_ms(5);
    delay_ms(5);
    gpio_bit_set(GPIOC, GPIO_PIN_7); 
    
    //外部中断初始化
    nvic_irq_enable(EXTI4_IRQn, 2U, 0U);    //电压
    nvic_irq_enable(EXTI5_9_IRQn, 1U, 0U);    //电流
}

/*外部中断响应函数 读取电压*/
void EXTI5_9_IRQHandler(void)
{
    if (RESET != exti_interrupt_flag_get(VOL_EXTI_LINE)) {
        nvic_irq_disable(EXTI5_9_IRQn);//关掉电流表中断 
        exti_interrupt_flag_clear(VOL_EXTI_LINE);
            
        gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_7);
        vol_adc = Read_Adc_Data() & 0xFFFFFF;
        gpio_bit_set(GPIOC, GPIO_PIN_7);
    }
    nvic_irq_enable(EXTI5_9_IRQn, 1U, 0U);
    
}

/*外部中断响应函数 读取电流*/
void EXTI4_IRQHandler(void)
{

    if (RESET != exti_interrupt_flag_get(CURR_EXTI_LINE)) {
        nvic_irq_disable(EXTI4_IRQn);//关掉电流表中断 
        exti_interrupt_flag_clear(CURR_EXTI_LINE);
            
        gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_7);
        curr_adc = Read_Adc_Data() & 0xFFFFFF;
        gpio_bit_set(GPIOA, GPIO_PIN_7);
    }
    nvic_irq_enable(EXTI4_IRQn, 1U, 0U);
}

原作者：兆易创新GD32 MCU Phoenix_dz9WiU

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王浩

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