ad7705应用经验总结

屈育成 2017-11-15 15097

电子常识

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描述

　　AD7705为完整16位低成本、Σ-Δ型ADC。采用SP IQ SPI兼容的三线串行接口，能够方便地与各种微控制器和DSP连接，也比并行接口方式大大节省了CPU的 I O口。本文主要以ad7705应用经验及应用所需注意的事项为中心而展开的讨论。

　　ad7705应用经验总结

　　1.时序注意要点：数字接口迷失的时候可以通过ADIN输入持续32个脉冲周期（DCLK）以上的高电平将复位AD7705的数字接口，复位之后要等待500us以上才能访问AD7705芯片，这种复位方式不会影响AD7705内部的任何寄存器，所有的寄存器将保持复位之前的内容，但所有的寄存器在数字接口迷失的状态下内容是不确定的，因此强烈建议在复位之后重新设置AD7705内部所有的寄存器，防止错误。而芯片管脚RESET的复位将使片内所有的寄存器恢复到上电的默认值。时钟输入信号DCLK是一种施密特出发信号，能够适应光耦合器的慢速边沿，其他数字输入信号的上升和下降时间不应超过1us。

　　2.AD7705时钟大于2M时，时钟设置寄存器的CLK位应置1，小于2M时应置0。DCLK的脉冲宽度要满足最小的脉宽要求。在时钟DCLK下降之后的低电平期间读取数据ADOUT。在时钟DCLK的低电平期间设置要写入数据ADIN，然后在DCLK的上升沿写入到7705。写入数据以及读取数据的时钟DCLK的数目要与（被写入或被读取的寄存器）的位数长度一致，多于或少于（寄存器位长度）的时钟DCLK数目都将导致操作错误。在两次写操作之间，ADIN应最好保持在高电平：因为任何（读或写）操作都必须从写通信寄存器开始，而且写入通信寄存器的8个位中的第1位必须为0，后续的位才能被写入到通信寄存器。所以当ADIN为0的时候，万一时钟DCLK受到干扰导致0写入通信寄存器，AD7705会误认为是写通信寄存器的操作开始而等待后续的7位位串，发生这种干扰之后会导致AD7705的数字接口迷失，从而导致内部寄存器的内容也许会变得未知状态。此外，时钟信号DCLK在两次操作AD7705之间要保持高电平。即：在不访问AD7705的空闲时刻，或者两次操作之间的空闲时刻，ADIN、DCLK都最好保持高电平为最可靠。

　　3.DRDY信号为数据AD转换完成的指示信号，低电平期间表示AD转换完成，可以读取数据寄存器的内容，高电平期间表示AD转换正在进行，这时不能访问数据寄存器。对于系统校准和内部校准也一样，低电平期间表示校准完成，可以读取校准寄存器的内容，高电平期间表示校准正在进行，这时不能访问校准寄存器。违反这些规定的操作，结果时未知的。此外程序中千万不能把DRDY的逻辑搞反，否则结果不可预料。

　　4.不管是校准还是数据AD转换，数字滤波器同步位FSYNC都要置为0，这样AD7705的校准或者数据AD转换工作才能进行，否则校准和AD转换不会进行，DRDY信号也不会变低。当FSYNC=0时，在校准或AD转换结束后DRDY信号将变低，此时可以读取校准系数或者数据寄存器。

　　5.采用非缓冲模式时，AD7705模拟输入前端的电阻电容的变化对AD转换精度影响很大。若系统工作时的信号源、温度环境、器件参数变化很大，导致AD7705模拟输入前端电路的参数跟系统校准时的参数不一致，误差会非常大。缓冲模式能解决这种问题，当使能缓冲模式时，AD7705会在模拟输入端和AD转换器之间接入一个缓冲器Buffer，这样AD7705就能适应模拟输入前端信号源的大阻抗、器件参数（电阻电容）的变化、温度环境的变化等各种与系统校准时的不一致情况（即器件工作条件的变化）。所以，AD7705的校准和正常工作最好都要在缓冲模式下进行。

　　6.电压输入范围：对于非缓冲模式，模拟输入信号范围是GND-30mV至VDD+30mV之间。对于缓冲模式，模拟输入信号范围是GND+50mV至VDD-1.5V之间。

　　7.非缓冲模式、单极性、增益为GAIN：此时AD7705的反相输入端VIN－的范围是GND-30mV至VDD+30mV－VREF/GAIN之间，其中VREF为AD7705的参考电压。正相输入端VIN＋的范围是V－至V－＋VREF/GAIN。如右图，即V＋和V－都必须大于GND小于VDD，同时还要考虑单极性的输入范围，即V－还必须小于VDD+30mV－VREF/GAIN，才不至于模拟输入为V+max＝V－＋VREF/GAIN时大于VDD+30mV。

　　8.非缓冲、双极性、增益为GAIN：此时V＋和V－都必须大于GAN小于VDD，V－还必须小于VDD＋30V－VREF/GAIN，这样输入V+max＝V－＋VREF/GAIN不至于大于VDD＋30mV。V－还必须大于GND－30mV ＋VREF/GAIN，才不至于输入V+min＝V――VREF/GAIN时小于GND－30mV。正相输入端VIN＋的正信号输入范围是V－至V－＋VREF/GAIN，正相输入端VIN＋的负信号输入范围是V－至V－－REF/GAIN。

　　9.缓冲模式、单极性、增益为GAIN：此时AD7705的反相输入端VIN－的范围是【GND＋50mV】至【VDD－1.5V－VREF/GAIN】之间，其中VREF为AD7705的参考电压。正相输入端VIN＋的范围是【V－】至【V－＋VREF/GAIN】。如右图，即V＋和V－都必须大于GND+50mV小于VDD－1.5V，同时还要考虑单极性的输入范围，即V－还必须小于VDD－1.5V－VREF/GAIN，才不至于输入V+max＝【V－＋VREF/GAIN】时大于VDD－1.5V。

　　10.缓冲模式、双极性、增益为GAIN：此时AD7705的反相输入端VIN－的范围是【GND＋50mV＋VREF/GAIN】至【VDD－1.5V－VREF/GAIN】之间，这样才不至于输入VIN+max＝【V－＋VREF/GAIN】时导致VIN＋大于VDD－1.5V、输入VIN＋min＝【V――VREF/GAIN】时导致VIN＋小于GND＋50mV。其中VREF为AD7705的参考电压。正相输入端VIN＋的正信号输入范围是【V－】至【V－＋VREF/GAIN】，正相输入端VIN＋的负信号输入范围是【V－】至【V－－REF/GAIN】。

　　AD7705应用注意要点和程序

　　（1） DRDY逻辑不要搞反，高电平时等待转换状态，低电平为可以读取转换数据

　　（2）系统校准时输入信号要大于所选量程的4/5，否则校准不到32767。

　　（3）校准时要等待一定的时间，读取数据也一样，不能超过转换速率。

　　（4）一般的应用只要内部校准，这个很简单，只要初始化就可以。如果测量范围不是芯片的范围，可以通过系统校准来实现，满量程校准电压要大于量程的4/5

　　#include 《util/delay.h》

　　#include 《avr/eeprom.h》

　　#include “ad7705.h”

　　#include “main.h”

　　#include “crc16.h”

　　#include “Usart.h”

　　/针对四个量程的设置寄存器的设置内容

　　//（1）对于单极性V级别输入0-5V、0-20mA、0-10V这三个量程，输入范围为0-2V，无极性，增益为1，缓冲模式--0-2V

　　//（2）对于双极性V级别输入+-2.5V、+-5V这两个量程，输入范围为+-1V，双极性，增益为2，缓冲模式--+-2V

　　//（3）对于双精度mV级别输入+-500mV，增益为4，双极性，缓冲模式--+-2V

　　//（4）对双精度mV级别+-50mV，增益为32，双极性，缓冲模式--+-1.6V

　　//------MD1（0） MD0（0） G2（0） G1（0） G0（0） B/U（0） BUF（0） FSYNC（0）

　　--------------------------//

　　const unsigned char text_of_setup［4］={0X04，0X08，0X10，0X28}; //非缓冲模式，数字滤波同步

　　//const unsigned char text_of_setup［4］={0X06，0X0A，0X12，0X2A}; //缓冲模式，数字滤波同步

　　extern volatile unsigned char command［7］; //校准命令全局数组

　　extern volatile unsigned char scale; //记录系统量程

　　extern volatile unsigned char NO_CALI_TYPE; //未校准类型

　　extern volatile unsigned long int ZS，GS; //当前量程的校准系数

　　extern volatile unsigned char time_count; //超时标志

　　//----------------------------------------------------------------------------

　　//函数：reset_AD7705

　　//功能：AD7705串行接口失步后将其复位。复位后要延时500us再访问

　　//参数：无

　　//返回：无

　　//变量：无

　　//备注：无

　　//----------------------------------------------------------------------------

　　void reset_AD7705（void）

　　{

　　unsigned char i;

　　AD_DIN1;

　　for（ i=0; i《36; i++ ）

　　{

　　AD_CLK0;

　　asm（“nop”）;

　　AD_CLK1;

　　asm（“nop”）;

　　}

　　_delay_ms（1）;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　//函数：read_AD7705_byte

　　//功能：从AD7705读一个字节的数据

　　//参数：无

　　//返回：读到的一字节数据

　　//变量：无

　　//备注：无

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　unsigned char read_AD7705_byte（void）

　　{

　　unsigned char data = 0;

　　unsigned char i = 0;

　　for（ i=0; i《8; i++ ）

　　{

　　data 《《= 1;

　　AD_CLK0;

　　asm（“nop”）;

　　if（AD_DOUT）

　　{

　　data++;

　　}

　　AD_CLK1;

　　asm（“nop”）;

　　}

　　return data;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　//函数：read_AD7705_word

　　//功能：从AD7705读一个字的数据，共16bit

　　//参数：无

　　//返回：读到的一字节数据

　　//变量：无

　　//备注：无

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　unsigned int read_AD7705_word（void）

　　{

　　unsigned int data = 0;

　　unsigned char i = 0;

　　for（ i=0; i《16; i++ ）

　　{

　　data 《《= 1;

　　AD_CLK0;

　　asm（“nop”）;

　　if（AD_DOUT）

　　{

　　data++;

　　}

　　AD_CLK1;

　　asm（“nop”）;

　　}

　　return data;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　//函数：read_AD7705_dword

　　//功能：从AD7705读一个24的数据

　　//参数：无

　　//返回：读到的一字节数据

　　//变量：无

　　//备注：AD7705是一个24位AD，选定刷新频率在16.7HZ下，有效位是19位，暂时读出全部24位数据

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　unsigned long int read_AD7705_dword（void）

　　{

　　unsigned long data = 0;

　　unsigned char i = 0;

　　for（ i=0; i《24; i++ ）

　　{

　　data 《《= 1;

　　AD_CLK0;

　　asm（“nop”）;

　　if（AD_DOUT）

　　{

　　data++;

　　}

　　AD_CLK1;

　　asm（“nop”）;

　　}

　　return data;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　//函数：write_AD7705_byte

　　//功能：往AD7705写8位数据

　　//参数：IN - uint8_t data，要写入AD7705的数据

　　//返回：无

　　//变量：无

　　//备注：无

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　void write_AD7705_byte（unsigned char data）

　　{

　　for（unsigned char i=0; i《8; i++）

　　{

　　AD_CLK0;

　　if（data&0x80）

　　AD_DIN1;

　　else

　　AD_DIN0;

　　asm（“nop”）;

　　AD_CLK1;

　　asm（“nop”）;

　　data 《《= 1;

　　}

　　AD_DIN1;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　//函数：write_AD7705_dword

　　//功能：往AD7705写24位数据，因为AD7705是24位的器件

　　//参数：IN - int32_t data，要写入AD7705的数据

　　//返回：无

　　//变量：无

　　//备注：无

　　//------------------------------------------------------------------------------------------

　　void write_AD7705_dword（unsigned long int data）

　　{

　　for（unsigned char i = 0; i《24; i++）

　　{

　　AD_CLK0;

　　if（data&0x800000）

　　AD_DIN1;

　　else

　　AD_DIN0;

　　asm（“nop”）;

　　AD_CLK1;

　　asm（“nop”）;

　　data 《《= 1;

　　}

　　AD_DIN1;

　　}

　　//--------------------------------------------------------------------------

　　//-------------------------读取AD7705转换数据函数--------------------------

　　//入口参数：指向main（）主函数定义的ad_data变量的常量指针

　　//--------------------------------------------------------------------------

　　void ReadData7705（unsigned int *const pdata）

　　{

　　unsigned int data=0， fiter［5］={0};

　　unsigned long int temp=0;

　　unsigned char i=0， sort_flag=1;

　　AD_CS0;

　　_delay_us（5）;

　　start_AD7705（）;

　　for（ i=0; i《5; i++ ）

　　{

　　start_timer0（）;

　　_delay_ms（2）;

　　while（ AD_DRDY ）

　　{

　　if（ time_count 》= time_read_data ）

　　{

　　stop_timer0（）;

　　AD_CS1;

　　return;

　　}

　　stop_timer0（）;

　　write_AD7705_byte（ RD_DATA_REG ）;

　　fiter［i］ = read_AD7705_word（）;

　　}

　　AD_CS1;

　　sort_flag = 1;

　　while（ sort_flag ）

　　{

　　sort_flag = 0;

　　for（ i=0; i《4; i++ ）

　　{

　　if（ fiter［i］》 fiter［i+1］）

　　{

　　data = fiter［i］;

　　fiter［i］ = fiter［i+1］;

　　fiter［i+1］ = data;

　　sort_flag = 1;

　　}

　　temp = （（unsigned long int）fiter［1］ + （unsigned long int）fiter［2］

　　+ （unsigned long int）fiter［3］）/3;

　　data = （unsigned int）temp;

　　if（（data《0xfff0） && （data&0x000f）》0x0008 ）

　　{

　　data 》》= 4;

　　data++;

　　}

　　else

　　{

　　data 》》= 4;

　　}

　　if（ 1 ！= scale ）

　　{

　　data -= 0x0800;

　　}

　　*pdata = data & 0x0fff;

　　}

　　//---------------------------------------------------------------------------------------

　　gina 发表于 2008-9-22 10:35

　　//校准命令格式

　　//STX Data Long Command Code Parameter CheckSum ETX

　　//0x55 数据长度（2）量程指示 00H/01H CRC16（2） 0x0D

　　void AD7705_calibration（void）

　　{

　　unsigned char readtimes =0;

　　unsigned char cali_scale =0;

　　unsigned long int temp =0;

　　unsigned char coefficient［8］ ={0}; //test［8］={0};

　　//16位校验和的临时变量

　　unsigned int crcvalue =0;

　　AD_CS1;

　　cali_scale = command［2］; //获取上位机发送的要校准的量程类型

　　eeprom_busy_wait（）;

　　eeprom_read_block（ &coefficient［0］，（void*）（ADDR_EEPROM_1+（cali_scale-1）*10）， 8 ）;

　　crcvalue = checksum（ &coefficient［0］， 6 ）;

　　if（（coefficient［7］*256+coefficient［6］）！= crcvalue ）

　　{

　　readtimes++;

　　}

　　if（ 1 == readtimes ）

　　{

　　eeprom_busy_wait（）;

　　&nnbsp; eeprom_read_block（ &coefficient［0］，（void*）（ADDR_EEPROM_2+（cali_scale-1）*10）， 8 ）;

　　crcvalue = checksum（ &coefficient［0］， 6 ）; //

　　if（（coefficient［7］*256+coefficient［6］）！= crcvalue ）

　　{

　　readtimes++;

　　}

　　if（ 2 == readtimes ）

　　{

　　eeprom_busy_wait（）;

　　eeprom_read_block（ &coefficient［0］，（void*）（ADDR_EEPROM_3+（cali_scale-1）*10）， 8 ）;

　　}

　　ADDR409_MASK;

　　AD_CS0;

　　_delay_us（5）;

　　reset_AD7705（）;

　　write_AD7705_byte（ WR_CLOCK_REG ）;

　　write_AD7705_byte（ CLOCK_REG_SET ）;

　　if（ ZERO_CALIBRATION == command［3］） //校准命令为零校准

　　{

　　write_AD7705_byte（ WR_SETUP_REG ）;

　　write_AD7705_byte（ text_of_setup［cali_scale-1］ | SYS_ZERO_CALI）;

　　//等待校准完成

　　start_timer0（）;

　　while（ time_count 《 time_sys_cali ）;

　　stop_timer0（）;

　　while（ AD_DRDY ）;

　　//读OFFSET寄存器

　　write_AD7705_byte（ RD_OFFSET_REG ）;

　　temp = read_AD7705_dword（）;

　　if（ cali_scale == scale）

　　{

　　ZS = temp; NO_CALI_TYPE = NO_FULL_CALIBRATION;

　　}

　　coefficient［0］ = （unsigned char）（ temp%256 ）;

　　coefficient［1］ = （unsigned char）（（temp/256）%256 ）;

　　coefficient［2］ = （unsigned char）（（temp/65536）%256 ）;

　　}

　　else if（ FULL_CALIBRATION == command［3］）

　　{

　　temp = （unsigned long int）（coefficient［0］） + （unsigned long int）（coefficient［1］）*256

　　+ （unsigned long int）（coefficient［2］）*65536;

　　write_AD7705_byte（ WR_OFFSET_REG ）;

　　write_AD7705_dword（ temp ）;

　　write_AD7705_byte（ WR_SETUP_REG ）;

　　write_AD7705_byte（ text_of_setup［cali_scale-1］ | SYS_FULL_CALI ）;

　　//等待校准完成

　　start_timer0（）;

　　while（ time_count 《 time_sys_cali ）;

　　stop_timer0（）;

　　while（ AD_DRDY ）;//

　　//读FULL寄存器

　　write_AD7705_byte（ RD_FULL_REG ）;

　　temp = read_AD7705_dword（）;

　　if（ cali_scale == scale ）

　　{

　　GS = temp;

　　NO_CALI_TYPE = ALREADY_CALIBRATION;

　　}

　　coefficient［3］ = （unsigned char）（ temp%256 ）;

　　coefficient［4］ = （unsigned char）（（temp/256）%256 ）;

　　coefficient［5］ = （unsigned char）（（temp/65536）%256 ）;

　　}

　　else

　　{

　　AD_CS1;

　　_delay_us（5）;

　　return;

　　}

　　AD_CS1;

　　_delay_us（5）;

　　crcvalue = checksum（&coefficient［0］，6）;

　　coefficient［6］ = （unsigned char）（crcvalue%256）;//

　　coefficient［7］ = （unsigned char）（crcvalue/256）;

　　eeprom_busy_wait（）;

　　eeprom_write_block（ &coefficient［0］，（void*）（ADDR_EEPROM_1+（cali_scale-1）*10）， 8 ）;

　　eeprom_busy_wait（）;

　　eeprom_write_block（ &coefficient［0］，（void*）（ADDR_EEPROM_2+（cali_scale-1）*10）， 8 ）;

　　eeprom_busy_wait（）;

　　eeprom_write_block（ &coefficient［0］，（void*）（ADDR_EEPROM_3+（cali_scale-1）*10）， 8 ）;

　　Txout（ &coefficient［0］）;//输出校准数据给上位机

　　return;

　　}

　　void start_AD7705（void）

　　{

　　reset_AD7705（）;

　　//写OFFSET寄存器

　　write_AD7705_byte（ WR_OFFSET_REG ）;

　　write_AD7705_dword（ ZS ）;

　　//写满量程校准寄存器

　　write_AD7705_byte（ WR_FULL_REG ）;

　　write_AD7705_dword（ GS ）;

　　//CLOCK寄存器设置，无分频，50HZ输出更新速率

　　write_AD7705_byte（ WR_CLOCK_REG ）;

　　write_AD7705_byte（ CLOCK_REG_SET ）;

　　//写设置寄存器

　　write_AD7705_byte（ WR_SETUP_REG ）;

　　write_AD7705_byte（ text_of_setup［scale-1］）;

　　start_timer0（）;

　　while（ time_count 《 time_read_data ）;

　　stop_timer0（）;

　　}

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