ESP32-硬件SPI读取MCP3208

原创已于 2022-08-02 17:40:38 修改 · 3.2k 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件

于 2022-08-02 17:34:43 首次发布

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本文详细介绍了如何使用ESP32通过SPI接口读取MCP3208模拟数字转换器（ADC）的数据。首先，确保SPI连线和驱动正确，然后分析MCP3208的时序图，讲解了如何构造发送和接收的数据包。通过发送特定字节获取12位ADC数据，并提供了相应的读取函数实现。最后，展示了示例代码及其运行效果。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

其实驱动也不是针对ESP32，任何芯片去读都可以用下面方法。下面是以esp32为例。

准备条件：

1-确认自己的spi连线没有问题

2-确认自己的spi驱动没有问题

下面先看看MCP3208的手册：

1-通信速度，先确认自己芯片的最大spi速度。esp32 -spi初始化的时候不要超过这个速度。

2-然后看时序图

2-1 分析一下时序图，

发送：我们发送的第一个字节的1-5bit是我们要关注的，

第一位是开始，没细看，直接写1

第二位是singl/diff，其实就是单边采样和差分采样，我们只看单边的。写1

第3-5位，即D2-D0位就是通道的数据位，根据真值表可以写出第一个字节的值，分别对应8个通道。

uint8_t adc_ch[]={0xC0,0xC8,0xD0,0xD8,0xE0,0xE8,0xF0,0xF8};

后面3位无意义不关注。后面发送的数据无意义。0xFF即可。

接收：从时序图可以看出，接收的第一个字节有一个B11数据，即adc数据的第12位。

后面的数据则是adc数据的剩下11位。

读取的整体思路

先发送第一个带通道的字节，得到adc的第12位，

然后发送一个0xff，得到11-4位

然后发送一个0xff，得到3-1位。

至此12位数据全部得到，重新组合即可。

编写读取函数：驱动是从之前lcd驱动移植的，会有冗余代码。

#ifndef _MSPI_H_
#define _MSPI_H_

#include "driver/spi_master.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

#define PIN_NUM_MISO 12
#define PIN_NUM_MOSI 13
#define PIN_NUM_CLK  14
#define PIN_NUM_CS   15

#define PIN_NUM_DC   21
#define PIN_NUM_RST  18
#define PIN_NUM_BCKL 5

#define PARALLEL_LINES 16


#define SPI_ADC_CH0 0
#define SPI_ADC_CH1 1
#define SPI_ADC_CH2 2
#define SPI_ADC_CH3 3
#define SPI_ADC_CH4 4
#define SPI_ADC_CH5 5
#define SPI_ADC_CH6 6
#define SPI_ADC_CH7 7


void lcd_spi_pre_transfer_callback(spi_transaction_t *t);
//spi主机初始化
void spi_master_init();
//spi从机初始化
void spi_slave_init();

esp_err_t spi_write( uint8_t *data, int len);
esp_err_t spi_read(uint8_t *data);

esp_err_t spi_read_adc(uint8_t *sdata,uint8_t *rdata);
short spi_read_adc_ch(uint8_t ch);

#endif

#include "driver/gpio.h"
#include "mspi.h"

static spi_device_handle_t spi;
static   spi_bus_config_t buscfg={
        .miso_io_num=PIN_NUM_MISO,
        .mosi_io_num=PIN_NUM_MOSI,
        .sclk_io_num=PIN_NUM_CLK,
        .quadwp_io_num=-1,
        .quadhd_io_num=-1,
        .max_transfer_sz=1,
    };
static   spi_device_interface_config_t devcfg={
        .clock_speed_hz=100*1000,           //Clock out at 10 MHz
       // .clock_speed_hz=80*1000*1000,
        .mode=0,                                //SPI mode 0
        //.cs_ena_pretrans=1,
        //.cs_ena_posttrans=1,
        .spics_io_num=PIN_NUM_CS,               //CS pin
        .queue_size=5,                          //We want to be able to queue 7 transactions at a time
        //.pre_cb=lcd_spi_pre_transfer_callback,  //Specify pre-transfer callback to handle D/C line
    };

void lcd_spi_pre_transfer_callback(spi_transaction_t *t)
{
    int dc=(int)t->user;
    //gpio_set_level(PIN_NUM_DC, dc);
}

//spi主机初始化
void spi_master_init()
{

    esp_err_t ret;
    //Initialize the SPI bus
    ret=spi_bus_initialize(HSPI_HOST, &buscfg, 1);
    ESP_ERROR_CHECK(ret);
    //Attach the LCD to the SPI bus
    ret=spi_bus_add_device(HSPI_HOST, &devcfg, &spi);
    ESP_ERROR_CHECK(ret);
}
//spi从机初始化
void spi_slave_init()
{
   
}

esp_err_t spi_write(uint8_t *data, int len)
{
    esp_err_t ret;
    spi_transaction_t t={0};
    if (len==0) return 0;             //no need to send anything
    //memset(&t, 0, sizeof(t));       //Zero out the transaction

    //gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 0);

    t.length=len*8;                 //Len is in bytes, transaction length is in bits.
    t.tx_buffer=data;               //Data
    //t.user=(void*)1;                //D/C needs to be set to 1
    ret=spi_device_polling_transmit(spi, &t);  //Transmit!
   
    assert(ret==ESP_OK);            //Should have had no issues.

    //gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 1);

    return ret;
}

esp_err_t spi_read(uint8_t *data)
{
    spi_transaction_t t={0};

    //gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 0);

    //memset(&t, 0, sizeof(t));
    t.length=8;
    t.flags = SPI_TRANS_USE_RXDATA;
    //t.user = (void*)1;
    esp_err_t ret = spi_device_polling_transmit(spi, &t);
   
    assert( ret == ESP_OK );
    *data = t.rx_data[0];

    //gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 1);

    return ret;
}

esp_err_t spi_read_adc(uint8_t *sdata,uint8_t *rdata)
{
    spi_transaction_t t={0};

    //gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 0);

    //memset(&t, 0, sizeof(t));
    t.length=8*3
    ;
    t.tx_buffer=sdata;
    t.flags = SPI_TRANS_USE_RXDATA;
    //t.user = (void*)1;
    esp_err_t ret = spi_device_polling_transmit(spi, &t);
   
    assert( ret == ESP_OK );
    rdata[0] = t.rx_data[0];
    rdata[1] = t.rx_data[1];
    rdata[2] = t.rx_data[2];

    //gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 1);

    return ret;

}



short spi_read_adc_ch(uint8_t ch)
{
    short ADC_RE;
    uint8_t adc_ch[]={0xC0,0xC8,0xD0,0xD8,0xE0,0xE8,0xF0,0xF8};
    uint8_t spi_sdata1[3]={0xE0,0xff,0xff};
    uint8_t spi_data1[3] ={0};

    spi_sdata1[0]=adc_ch[ch];

    spi_read_adc((uint8_t *)spi_sdata1,(uint8_t *)spi_data1);
    
    
    int v_adc =(spi_data1[0]&0x01)<<11|spi_data1[1]<<3|(spi_data1[2]&0xe0)>>4;

    ADC_RE = v_adc*3300/4095;

    return ADC_RE;
}

使用：使用spi_read_adc_ch时先初始化spi。

int i_adc =spi_read_adc_ch(SPI_ADC_CH3);
int v_adc =spi_read_adc_ch(SPI_ADC_CH4);
        

printf("esp32-v: %d I:%d, spi-v:%d I:%d\r\n",volt,i_v,v_adc,i_adc);

运行效果：