【MCP3208/MCP3204】STM32多通道AD采集

芯片简介

MCP3208/MCP3204是一种片外12位精度的AD采集芯片，前者是8通道，后者是4通道，其他的都一样。找不到该芯片的中文手册的点这里。

引脚定义

时序

结合手册5.0章节的说明看时序图。

电平状态稳定时间

可以看到，最短稳定时间的最长的为500ns（0.5us），均小于1us，只要在程序中保证引脚的电平稳定时间至少超过1us即可。

控制位

第一个CS拉低且Din拉高的信号为起始位。紧跟着其实位的是Single/Diff位、以及D0 D1 D2位。

起始位后的第四个时钟周期的上升沿开始采样，在第五个时钟周期的下降沿采样结束。

如果设备上电的时候CS引脚是低电平，需要拉高再拉低才能初始化设备。意思就是说上电的时候的低电平对通信是无效的。

数据位

采样结束后，下一个周期的下降沿会输出一个低电平的空位。

紧接着12个周期将转换结果以MSB方式输出，下降沿输出数据。

如果12位输出完了，还是低电平，就以LSB继续输出。LSB输出完了还是低电平的话就一直输出0。如上图

数据计算

因为是12位的AD数据，根据读取到的值除以2的12次方（4096），再乘以参考电压就是通道的模拟电压值。

代码

由于每次采样时的SPI控制字和SPI数据字不是整字节，而且数据量很小，对速度要求不是特别高。所以，使用软件模拟SPI是最稳定的方法。驱动代码见github

mcp.c

#include "mcp.h"

#include "delay.h"

void MCP_PORTInit()

{

 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PB端口时钟

 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MCP_CS|MCP_CLK|MCP_DIN;

 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出

 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz

 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化

 GPIO_SetBits(MCP_PORT,MCP_CS|MCP_CLK|MCP_DIN); //output high

 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MCP_DOUT;

 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //float input

 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz

 GPIO_Init(MCP_PORT, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化

}

float MCP3208_getAD(u8 channel)

{

u8 i=0;

u16 resualt=0;

CS_Low;//CS=0

CLK_Low;//CLK=0

delay_us(3);

for(i=0;i<6;i++)

{

CLK_High;//CLK=1

delay_us(3);

CLK_Low;//CLK=0

if(channel&0x80)

DIN_High;

else 

DIN_Low;

delay_us(3);

channel<<=1;

}

CLK_High;//CLK=1

delay_us(3);

CLK_Low;//CLK=0

delay_us(3);

CLK_High;//CLK=1

delay_us(3);

CLK_Low;//CLK=0

delay_us(3);

for(i=0;i<12;i++)

{

resualt<<=1;

CLK_High;//CLK=1

if(Read_DOUT)

resualt|=0x0001;

delay_us(3);

CLK_Low;//CLK=0

delay_us(3);

}

CS_High;//CS=1

return (resualt/4096.0)*Vref;

}

mcp.h

#ifndef _MCP_H_

#define _MCP_H_

#include "sys.h"

#define MCP_PORT GPIOA

#define MCP_CS   GPIO_Pin_4

#define MCP_CLK  GPIO_Pin_5

#define MCP_DIN  GPIO_Pin_7

#define MCP_DOUT GPIO_Pin_6

#define CLK_High  GPIO_SetBits(MCP_PORT,MCP_CLK)

#define CLK_Low   GPIO_ResetBits(MCP_PORT,MCP_CLK)

#define CS_High   GPIO_SetBits(MCP_PORT,MCP_CS)

#define CS_Low    GPIO_ResetBits(MCP_PORT,MCP_CS)

#define DIN_High  GPIO_SetBits(MCP_PORT,MCP_DIN)

#define DIN_Low   GPIO_ResetBits(MCP_PORT,MCP_DIN)

#define Read_DOUT GPIO_ReadInputDataBit(MCP_PORT,MCP_DOUT)

#define MCP3208_CHO 0xC0

#define MCP3208_CH1 0xC8

#define MCP3208_CH2 0xD0

#define MCP3208_CH3 0xD8

#define MCP3208_CH4 0xE0

#define MCP3208_CH5 0xE8

#define MCP3208_CH6 0xF0

#define MCP3208_CH7 0xF8

#define Vref 3.22

float MCP3208_getAD(u8 channel);

void MCP_PORTInit(void);

#endif

用改代码读取了5个通道的数据，很稳定