在STM32F105和STM32F107互连型系列微控制器之前,意法半导体已经推出STM32基本型系列、增强型系列、USB基本型系列、互补型系列;新系列产品沿用增强型系列的72MHz处理频率。内存包括64KB到256KB闪存和 20KB到64KB嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100和LFBGA100三种封装,不同的封装保持引脚排列一致性,结合STM32平台的设计理念,开发人员通过选择产品可重新优化功能、存储器、性能和引脚数量,以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。
AD7190是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前端。它集成一个低噪声、24位Σ-Δ型模数转换(ADC)。片内低噪声增益级意味着可直接输入小信号。
AD7190性价比很高,出货量大,用量也很大,供货很稳定,非常适用于中低速高精度的测试,如电子秤、应变计、气体分析、仪器仪表、压力传感器、血液分析、工业过程控制、医疗科学仪器等应用。本人对AD7190做了一次比较测试,分享下测试的结果
硬件设计分析
从结构图可以看出来,AD7190是模拟区域与数字区域完全独立的ADC,即AVDD给模拟区域供电,DVDD给数字区域供电,在原理图设计方面按照官方指导文档,需要对两个区域做独立的布线与隔离处理,才能让信噪比最佳。另可靠的基准电压是高精度ADC命根,本次试验选择TI公司推出的REF5025作基准参考,REF5025可低于3µVpp/V 噪声、3ppm/°C 漂移,性能是十分出色的。
由于经常做高频类项目,十分讨厌杜邦线/飞线测试方式,在高精度的领域,24位ADC梯度值2的2416777216,如果接入基准电压是2.5v,理论分辨率可达到0.149μV,做过高频的工程师深知杜邦线的罪恶,根据上面的技术分析,哪怕线路被引入1μV的干扰,也可以让精度打上一定折扣。为了让ADS1232性能得以充分体现,特意做了一个测试载板,载板的设计也是很关键,分割模拟数字区域同时,连接地方大量使用钽电容做旁路电路,以把波纹抑制到最小,合理的布局与布线也很重要,敷铜区域也需要模数分离,以磁珠或者0-5R/电感隔开。
时序图解说
由时序图看出来,AD7190读写是简单的3线串行读数方式,属于Microwire串行接口,STM32的SPI接口可以完美的与之匹配,当然也可以采用软仿SPI替代STM32的硬件SPI,这样的程序更具移植性。SPI时序实现也相对简单,AD7190的CS线仅仅只是做片选使用(上图所示),而不用过多管理,保持低电平即可。特别需要注意的是在空闲时候,SCLK时钟信号需要保持高电平,在SCLK半个周期当DIN接收到0x58后转换的数据才传入到DOUT总线,这时候才能读取数据。从时序图上看,与AD7799十分类似的,只是延时上要稍做一些处理。
核心源码
//寄存器列表
#define ComState_register (0)《《3
#define Mode_register (1)《《3
#define Config_register (2)《《3
#define Data_register (3)《《3
#define ID_register (4)《《3
#define GPOCON_register (5)《《3
#define Disorders_register (6)《《3
#define FullScale_register (7)《《3
//模式寄存器
#define MODE_ADC_OneByOne (0)《《21
#define MODE_ADC_OnlyOne (1)《《21
#define MODE_ADC_Free (2)《《21
#define MODE_ADC_SavePower (3)《《21
#define MODE_ADC_AdjustZero (4)《《21
#define MODE_ADC_AdjustFull (5)《《21
#define MODE_ADC_SysAdjustZero (6)《《21
#define MODE_ADC_SysAdjustFull (7)《《21
#define MODE_MCLK_OUTosc (0)《《18
#define MODE_MCLK_OUTclo (1)《《18
#define MODE_MCLK_IN (2)《《18
#define MODE_MCLK_INcloOut (3)《《18
#define MODE_SINC3 (1)《《15
#define MODE_ENPAR (1)《《13
#define MODE_Single (1)《《11
#define MODE_REJ60 (1)《《10
//#define MODE_Filter_Speed 0
//配置寄存器
#define Config_Chop_EN (1)《《23
#define Config_REFSEL_IO (1)《《20
#define Config_Burn_EN (1)《《7
#define Config_REFDET_EN (1)《《6
#define Config_BUF_EN (1)《《4
#define Config_UB_EN (1)《《3
#define Config_Ch0_A1A2 (1)《《8
#define Config_Ch1_A3A4 (1)《《9
#define Config_Ch2_temp (1)《《10
#define Config_Ch3_A2A2 (1)《《11
#define Config_Ch4_A1AC (1)《《12
#define Config_Ch5_A2AC (1)《《13
#define Config_Ch6_A3AC (1)《《14
#define Config_Ch7_A4AC (1)《《15
#define Config_ADC_Gain_1 0
#define Config_ADC_Gain_8 3
#define Config_ADC_Gain_16 4
#define Config_ADC_Gain_32 5
#define Config_ADC_Gain_64 6
#define Config_ADC_Gain_128 7
typedef struct {
u32 ADC_Mode;
u32 Return_state;
u32 ADC_SCLK;
u32 SINC3_EN;
u32 ENPAR;
u32 Single_EN;
u32 REJ60_EN;
u32 Filter;
}AD7190_MODE_SET;
typedef struct {
u32 Config_Channel;
u32 Config_ADC_Gain;
u32 Config_Chop; //斩波使能
u32 Config_REFSEL;
u32 Config_Burn;
u32 Config_REFDET;
u32 Config_BUF;
u32 Config_UB;
}AD7190_Config_SET;
//基本配置
void AD7190_config(void)
{
AD7190_MODE_SET Mode;
AD7190_Config_SET Config;
Config.Config_Channel = Config_Ch1_A3A4;
Config.Config_ADC_Gain = Config_ADC_Gain_1;
Config.Config_Chop = 1;
Config.Config_REFSEL = 0;
Config.Config_Burn = 0;
Config.Config_REFDET = 1;
Config.Config_BUF = 0;
Config.Config_UB = 1;
Mode.ADC_Mode = MODE_ADC_AdjustZero;
Mode.Return_state = 0;
Mode.ADC_SCLK = MODE_MCLK_IN;
Mode.SINC3_EN = 0;
Mode.ENPAR = 0;
Mode.Single_EN = 0;
Mode.REJ60_EN = 0;
Mode.Filter = 1;
}
//读取转换值
void ReadAD7190(unsigned char count, unsigned char *buf)
{
unsigned char i = 0;
unsigned char j = 0;
unsigned char RotateData = 0;
SET_SCL();
delay_us(1);
SET_CS();
delay_us(1);
CLR_CS();
delay_us(1);
for(j=count; j》0; j--)
{
for(i=0; i《8; i++)
{
CLR_SCL();
RotateData 《《= 1;
delay_us(1);
RotateData |= GP0DAT;
SET_SCL();
delay_us(1);
}
*(buf + j - 1)= RotateData;
RotateData=0;
}
SET_CS();
}
//初始化:
void AD7799_INIT(void)
{
unsigned long command;
command = AD7799_GetRegisterValue(AD7799_REG_CONF,2);
command &= ~AD7799_CONF_GAIN(0xFF);
command |= AD7799_CONF_GAIN(1);
AD7799_SetRegisterValue(AD7799_REG_CONF,command,2);
AD7799_SetReference();
command = AD7799_GetRegisterValue(AD7799_REG_CONF,2);
command &= ~AD7799_CONF_CHAN(0xFF);
command |= AD7799_CONF_CHAN(2);
AD7799_SetRegisterValue(AD7799_REG_CONF,command,2);
command = AD7799_GetRegisterValue(AD7799_REG_MODE,2);
command &= ~AD7799_MODE_SEL(0xFF);
command |= AD7799_MODE_SEL(0);// 连续转换模式
AD7799_SetRegisterValue(AD7799_REG_MODE,command,2);
}
//读数程序:
while (1)
{
adcbuf=ADC_Num();
if(ADC_Channel==1)//see datasheet AIN3 AIN4
{
adcA3A4[i++]=adcbuf;
if(i》Num)
{
i=0;
adcA3A4value=GetAverage(adcA3A4,Num);
AD7190_DataFormatting(adcA3A4value , 2.5 ,1);
DataLCD(AD7190_DataFormatting(adcA3A4value , 2.5 ,1));
}
}
}
作为一款中低速高精度的ADC,AD7190有着4.8kHz的转换频率,两路差分输入或四路伪差分输入,是个不错的选择,相比于AD7799虽然价格略高一些,但是他比AD7799的性能提高不少,特别是采样速率,测试看来,超高的性价比和出色的性能让它在同级别的ADC中也有很强的竞争能力。