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[教程] STM32F412应用开发——SPI总线通讯与AD采集

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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2017-8-4 14:26:14 |显示全部楼层
    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:
    564295-20161217103728386-1743485026.png


    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。
    564295-20161217103831370-407003745.png


    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:
    564295-20161217104002464-1066116462.png

    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:
    564295-20161217104055995-1716897038.jpg


    在STM32CubeMX中配置SPI1,先配置SPI接口的参数:
    TIM截图20170804141749.png


    然后我们可以对引脚根据我们的使用习惯进行配置:

    TIM截图20170804141850.png
    1. //SPI1及AD7705、AD5663相关的GPIO配置
    2. void SPI1_GPIO_Configuration(void)
    3. {
    4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    5.   //配置SPI1的SCK和MOSI(PA5、PA7)
    6.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
    7.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    8.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    9.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    10.   //配置SPI1的MISO(PA6)
    11.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    12.   //GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    14.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    15.   //配置AD片选信号(PA4)
    16.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    17.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    18.   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    19.   SPI_AD7705_CS_HIGH();
    20. }

    21. //配置SPI
    22. void SPI1_Configuration(void)
    23. {
    24.   SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
    25.   // SPI1配置
    26.   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
    27.   SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                       //设置SPI工作模式:设置为主SPI
    28.   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
    29.   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
    30.   SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;                        //数据捕获于第二个时钟沿
    31.   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
    32.   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
    33.   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
    34.   SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                            //CRC值计算的多项式
    35.   SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);                                 //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器

    36.   //使能SPI外设
    37.   SPI_SSOutputCmd(SPI1, ENABLE);
    38.   SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
    39. }
    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:
    TIM截图20170804142105.png


    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:

    TIM截图20170804142112.png


    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
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