STM32F412应用开发——SPI总线通讯与AD采集

shanghairen

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

如下红框部分：

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：

1. //SPI1及AD7705、AD5663相关的GPIO配置
   
2. void SPI1_GPIO_Configuration(void)
   
3. {
   
4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
5. 
   
6.   //配置SPI1的SCK和MOSI（PA5、PA7）
   
7.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
   
8.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
   
9.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
   
10.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
11. 
    
12.   //配置SPI1的MISO（PA6）
    
13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    
14.   //GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    
15.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    
16.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
17. 
    
18.   //配置AD片选信号（PA4）
    
19.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    
20.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    
21.   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    
22. 
    
23.   SPI_AD7705_CS_HIGH();
    
24. }
    
25. 
    
26. //配置SPI
    
27. void SPI1_Configuration(void)
    
28. {
    
29.   SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
    
30.   // SPI1配置
    
31.   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
    
32.   SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                       //设置SPI工作模式:设置为主SPI
    
33.   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
    
34.   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
    
35.   SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;                        //数据捕获于第二个时钟沿
    
36.   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
    
37.   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
    
38.   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
    
39.   SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                            //CRC值计算的多项式
    
40.   SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);                                 //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
    
41. 
    
42.   //使能SPI外设
    
43.   SPI_SSOutputCmd(SPI1, ENABLE);
    
44.   SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
    
45. }

复制代码

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。
转自博客园，博主昵称foxclever