GD32F303读取ADS1118芯片传输的电压

Question

各位同好们，我遇到一个棘手的问题，需要读取ADS1118芯片传给GD32F303芯片引脚上的电压，但是初学单片机，不知道怎么配置，目前只知道通讯是SPI，程序修修改改好多天了，读不出任何数据，电路图附上，希望大家指点迷津。

#include "gd32f30x.h"
#include "gd32f30x_gpio.h"
#include "spi.h"
#include "systick.h"
#include "stdio.h"
#include "gd32f30x_usart.h"
#include "ADS1118.h"

// 定义 ADC 通道
#define CURRENT_SENSOR_CHANNEL  ADC_CHANNEL_0
//延时函数
void delay_ms(int32_t ms)
{
    int32_t i;
    while(ms--)
    {
        i=7500;
        while(i--);
    }
}

// 初始化 ADC
void adc_init(void) 
{
    // 使能 ADC 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0);

    // 配置 ADC 工作模式为扫描模式
    adc_special_function_config(ADC0, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);

    // 配置 ADC 通道
    adc_channel_length_config(ADC0, ADC_INSERTED_CHANNEL, 1);
    adc_inserted_channel_config(ADC0, 0, CURRENT_SENSOR_CHANNEL, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);

    // 使能 ADC
    adc_enable(ADC0);

    // 校准 ADC
    adc_calibration_enable(ADC0);
}


void spi_gpio_init(void) {
    // 使能 GPIO 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);

    // 配置 SPI 引脚
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);

    // 配置 SPI 引脚的复用功能
    gpio_pin_remap_config(GPIO_USART2_FULL_REMAP, ENABLE);
}

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
        gpio_bit_write(SPI_Port,SPI_NSS,BitValue);
}

void MySPI_Init(void) {
    spi_parameter_struct spi_structure = {0};
    spi_parameter_struct spi_init_struct;

    // 使能 SPI 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SPI1);

    // SPI 外设初始化
    spi_struct_para_init(&spi_init_struct);
    spi_init_struct.trans_mode           = SPI_TRANSMODE_FULLDUPLEX;
    spi_init_struct.device_mode          = SPI_MASTER;
    spi_init_struct.frame_size           = SPI_FRAMESIZE_8BIT;
    spi_init_struct.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_HIGH_PH_2EDGE;
    spi_init_struct.nss                  = SPI_NSS_SOFT;

    spi_init(SPI1, &spi_init_struct);

    // 使能 SPI
    spi_enable(SPI1);
    MySPI_W_SS(1);                                               //拉高片选
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：MySPI_SwapByte
 * 函 数 说 明：向从机交换16位数据，并从从机读取16位数据
 * 函 数 形 参：ByteSend = 发送的16位数据
 * 函 数 返 回：从机数据
******************************************************************/
uint16_t MySPI_SwapByte(uint16_t ByteSend)
{
        while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_TBE) != SET);   //读取发送缓冲区空标志
        
        spi_i2s_data_transmit(SPI1, ByteSend);                 //发送数据
        
        while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_RBNE) != SET);  //读取接收缓冲区非空标志
        
        return spi_i2s_data_receive(SPI1);                     //接收数据
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：MySPI_Start()
 * 函 数 说 明：拉低片选脚开始通信
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
******************************************************************/
void MySPI_Start()
{
        MySPI_W_SS(0);
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：MySPI_STOP()
 * 函 数 说 明：拉高片选脚结束通信
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
******************************************************************/
void MySPI_STOP()
{
        MySPI_W_SS(1);
}


//ADS1118 supply voltage 2 - 5.5V
//analog input voltage max VDD+0.3V.    VIN<VDD!!!!!
//(VDD-->3v3,PGA-->4096,)无法获得满量程ADC输出代码,这种意味着一些动态范围的丢失.

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1118_ADC_Continuous_Init
 * 函 数 说 明：初始化ADS1118
 * 函 数 形 参：channel = ADC外部通道选择,PGA = ADC满量程选择,SPS = ADC数据传输率选择
 * 函 数 返 回：无
 * 备       注：连续模式使用前，调用此函数完成初始化，之后调用ADS1118_Get_ADC_Continuous_Data()
******************************************************************/
void ADS1118_ADC_Continuous_Init(uint16_t channel,uint16_t PGA,uint16_t SPS)
{
        MySPI_Init();
        ADS1118_ENABLE;//拉低CS开始通信
        delay_ms(300);
        MySPI_SwapByte(ADS1118_SS_START|channel|PGA|ADS1118_Continuous_MODE
                                        |SPS|ADS1118_Temp_MODE|ADS1118_PUUP_EN|ADS1118_NOP_UPDATA);//发送寄存器命令，交换数据
        delay_ms(300);
        ADS1118_DISABLE;//拉高CS复位ADS1118结束通信
        delay_ms(300);
        
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1118_Get_Tempture_Data()
 * 函 数 说 明：单次获取ADC内部Temp温度
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回内部温度传感器温度
******************************************************************/
float ADS1118_Get_Tempture_Data()
{
        uint16_t ADC_Data = 0;
        float Tempture_data= 0;
        ADS1118_ENABLE;//拉低CS开始通信
        delay_ms(300);
        ADC_Data = MySPI_SwapByte(ADS1118_SS_START|ADS1118_MUX_AIN0|ADS1118_PGA_4096|
                                                          ADS1118_Sigle_SHOT_MODE|ADS1118_DR_8SPS|ADS1118_Temp_MODE|
                                                                ADS1118_PUUP_EN|ADS1118_NOP_UPDATA);//发送寄存器命令，交换数据

        delay_ms(5);
        ADS1118_DISABLE;//拉高CS复位ADS1118结束通信
        
        delay_ms(1);
        
        ADS1118_ENABLE;//拉低CS开始通信
        delay_ms(5);
        while(gpio_input_bit_get(GPIOA,GPIO_PIN_6));//DOUT拉低ADC1118数据更新准备完毕

        ADC_Data = MySPI_SwapByte(ADS1118_SS_START|ADS1118_MUX_AIN0|ADS1118_PGA_4096|
                                                          ADS1118_Sigle_SHOT_MODE|ADS1118_DR_8SPS|ADS1118_Temp_MODE|
                                                                ADS1118_PUUP_EN|ADS1118_NOP_UPDATA);//发送寄存器命令，交换数据
        delay_ms(5);
        ADS1118_DISABLE;//拉高CS复位ADS1118结束通信
        if(ADC_Data&0X8000)//MSB=1
        {
                ADC_Data = (~ADC_Data)+1 ;
        }
        else Tempture_data = (ADC_Data >> 2)*0.03125;
        return Tempture_data;        
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1118_Get_ADC_SIGLE_SHOT_Data
 * 函 数 说 明：单次获取AD电压值
 * 函 数 形 参：channel = ADC外部通道选择,PGA = ADC满量程选择,SPS = ADC数据传输率选择
 * 函 数 返 回：AD电压值
******************************************************************/
float ADS1118_Get_ADC_SIGLE_SHOT_Data(uint16_t channel,uint16_t PGA,uint16_t SPS)
{
        uint16_t ADC_Data = 0;
        float Tempture_data= 0;
        ADS1118_ENABLE;//拉低CS开始通信
        delay_ms(15);
        ADC_Data = MySPI_SwapByte(ADS1118_SS_START|channel|PGA|ADS1118_Sigle_SHOT_MODE
                                                        |SPS|ADS1118_ADC_MODE|ADS1118_PUUP_EN|ADS1118_NOP_UPDATA);//发送寄存器命令，交换数据

        delay_ms(15);
        ADS1118_DISABLE;//拉高CS复位ADS1118结束通信
        
        delay_1ms(1);
        
        ADS1118_ENABLE;//拉低CS开始通信
        delay_ms(15);
        while(gpio_input_bit_get(GPIOA,GPIO_PIN_6));//DOUT拉低ADC1118数据更新准备完毕

        ADC_Data = MySPI_SwapByte(ADS1118_SS_START|channel|PGA|ADS1118_Sigle_SHOT_MODE
                                                         |SPS|ADS1118_ADC_MODE|ADS1118_PUUP_EN|ADS1118_NOP_UPDATA);//发送寄存器命令，交换数据

        delay_ms(15);
        ADS1118_DISABLE;//拉高CS复位ADS1118结束通信
        if(ADC_Data&0X8000)//MSB=1
        {
                ADC_Data = (~ADC_Data)+1 ;
                if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_4096)Tempture_data=ADC_Data*0.125;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_2048)Tempture_data=ADC_Data*0.0625;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_1024)Tempture_data=ADC_Data*0.03125;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_0512)Tempture_data=ADC_Data*0.015625;
                else Tempture_data=ADC_Data*0.0078125;
                return Tempture_data;
        }
        else if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_4096)Tempture_data=ADC_Data*0.125;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_2048)Tempture_data=ADC_Data*0.0625;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_1024)Tempture_data=ADC_Data*0.03125;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_0512)Tempture_data=ADC_Data*0.015625;
        else Tempture_data=ADC_Data*0.0078125;
        return Tempture_data;        
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1118_Get_ADC_Continuous_Data
 * 函 数 说 明：连续获取AD电压值
 * 函 数 形 参：channel = ADC外部通道选择,PGA = ADC满量程选择,SPS = ADC数据传输率选择
 * 函 数 返 回：AD电压值
 * 备       注：使用此函数前调用ADS1118_ADC_Continuous_Init()
******************************************************************/
float  ADS1118_Get_ADC_Continuous_Data(uint16_t channel,uint16_t PGA,uint16_t SPS)
{
        uint16_t ADC_Data = 0;
        float Tempture_data= 0;
        ADS1118_ENABLE;//拉低CS开始通信
        delay_ms(300);
        while(gpio_input_bit_get(GPIOA,GPIO_PIN_6));//DOUT拉低ADC1118数据更新准备完毕

        ADC_Data = MySPI_SwapByte(ADS1118_SS_START|channel|PGA|ADS1118_Continuous_MODE
                                                         |SPS|ADS1118_ADC_MODE|ADS1118_PUUP_EN|ADS1118_NOP_UPDATA);//发送寄存器命令，交换数据

        delay_ms(300);
        ADS1118_DISABLE;//拉高CS复位ADS1118结束通信
        if(ADC_Data&0X8000)//MSB=1
        {
                ADC_Data = (~ADC_Data)+1 ;
                if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_4096)Tempture_data=ADC_Data*0.125;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_2048)Tempture_data=ADC_Data*0.0625;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_1024)Tempture_data=ADC_Data*0.03125;
                else if(PGA == ADS1118_PGA_0512)Tempture_data=ADC_Data*0.015625;
                else Tempture_data=ADC_Data*0.0078125;
                return Tempture_data;
        }
        else if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_6144)Tempture_data=ADC_Data*0.1875;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_4096)Tempture_data=ADC_Data*0.125;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_2048)Tempture_data=ADC_Data*0.0625;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_1024)Tempture_data=ADC_Data*0.03125;
        else if(PGA == ADS1118_PGA_0512)Tempture_data=ADC_Data*0.015625;
        else Tempture_data=ADC_Data*0.0078125;
        return Tempture_data;
} 

int main(void)
{
    float AD_value;
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
    systick_config();                //滴答定时器初始化 1us
    MySPI_Init();                    //初始化spi
    ADS1118_ADC_Continuous_Init(ADS1118_MUX_AIN0 ,ADS1118_PGA_4096,ADS1118_DR_8SPS);
    while(1)
    {
                AD_value = ADS1118_Get_ADC_SIGLE_SHOT_Data(ADS1118_MUX_AIN0 ,ADS1118_PGA_4096,ADS1118_DR_8SPS);
                //AD_value = ADS1118_Get_Tempture_Data();
                printf("%f",AD_value);
                delay_ms(300);
        
    }
}     

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在您的问题中，您正在尝试使用GD32F303单片机通过SPI接口读取ADS1118模数转换器（ADC）芯片的数据。您已经提供了电路图和部分代码，但表示在多次尝试修改后仍然无法成功读取数据。为了帮助您解决这个问题，我会按照以下步骤详细分析并提供可能的解决方案：

1. 检查硬件连接： 请确保您的硬件连接正确无误。根据您提供的信息，ADS1118与GD32F303之间的连接应如下所示：

   • SCLK: GD32F303的PB13引脚连接到ADS1118的SCLK引脚。
   • DIN: GD32F303的PB15引脚连接到ADS1118的DIN引脚。
   • DOUT: ADS1118的DOUT引脚连接到GD32F303的PB14引脚。
   • CS: GD32F303的PB12引脚连接到ADS1118的CS引脚。

   检查实物连线是否与上述描述一致，且所有接线牢固可靠，无短路、断路情况。

2. 检查电源和接地： 确保ADS1118的供电电压（VDD）在2V至5.5V范围内，且与GD32F303共地。检查电源线是否有波动或噪声干扰。

3. 分析现有代码： 从您提供的代码来看，存在一些潜在问题和不一致性，以下是具体的建议和修改：

   a. 定义和使用正确的GPIO端口： 在代码中，SPI端口定义似乎与实际连接不符。根据电路图，应将SPI端口定义更改为：

   #define SPI_NSS    GPIO_PIN_12     // PB12, CS for ADS1118
   #define SPI_SCK    GPIO_PIN_13     // PB13, SCLK for ADS1118
   #define SPI_MISO   GPIO_PIN_14     // PB14, DOUT for ADS1118
   #define SPI_MOSI   GPIO_PIN_15     // PB15, DIN for ADS1118
   
   #define SPI_PORT   GPIOB
   

   b. 修正SPI初始化参数： 将spi_init_struct变量名改为spi_init_struct，以避免与函数参数同名导致混淆。同时，将device_mode设置为SPI_MASTER，其他参数保持不变：

   spi_parameter_struct spi_init_struct;
   spi_struct_para_init(&spi_init_struct);
   spi_init_struct.trans_mode           = SPI_TRANSMODE_FULLDUPLEX;
   spi_init_struct.device_mode          = SPI_MASTER; // 修改为 SPI_MASTER
   spi_init_struct.frame_size           = SPI_FRAMESIZE_8BIT;
   spi_init_struct.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_HIGH_PH_2EDGE;
   spi_init_struct.nss                  = SPI_NSS_SOFT;
   
   spi_init(SPI1, &spi_init_struct);
   

   c. 简化片选操作： 直接使用spi_i2s_nss_output_cmd()函数控制NSS（CS）信号，替换现有的MySPI_W_SS()函数。例如：

   void MySPI_Start()
   {
       spi_i2s_nss_output_cmd(SPI1, DISABLE);
   }
   
   void MySPI_Stop()
   {
       spi_i2s_nss_output_cmd(SPI1, ENABLE);
   }
   

   d. 优化数据交换函数： 使用spi_i2s_data_transmit_receive()函数一次完成发送和接收数据，替换现有的MySPI_SwapByte()函数。例如：

   uint16_t MySPI_SwapByte(uint16_t data)
   {
       while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_TBE) != SET); // Wait for TX buffer empty
   
       spi_i2s_data_transmit_receive(SPI1, data); // Send and receive data in one operation
   
       while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_RBNE) != SET); // Wait for RX buffer not empty
   
       return spi_i2s_data_receive(SPI1); // Return received data
   }
   

   e. 修正ADS1118读取函数： 由于代码中多次出现重复的条件分支，可能存在逻辑错误。请仔细检查并修正ADS1118_Get_ADC_SIGLE_SHOT_Data()和ADS1118_Get_ADC_Continuous_Data()函数中的计算逻辑。

4. 验证SPI通信： 在尝试读取ADS1118数据之前，先编写简单的SPI通信测试代码，确保GD32F303与ADS1118之间的SPI通信正常。可以发送已知数据并检查接收结果是否一致。

5. 遵循ADS1118通信协议： 请仔细阅读ADS1118的数据手册，确保发送的控制字（包括通道选择、PGA设置、数据速率等）以及读取数据的时序符合ADS1118的通信协议要求。

综上所述，首先确保硬件连接正确，然后按照上述建议修改代码。接着进行SPI通信测试，最后按照ADS1118数据手册的指导调整与之通信的代码逻辑。这样应该有助于您成功读取ADS1118芯片的数据。如果您在实施过程中遇到具体问题，欢迎继续提问。