外设驱动库开发笔记47：ADS111x系列ADC驱动

  关于ADC我们已经讨论过不少了，但在不同的应用需求下，我们会选择不同的原件。在这里我们将讨论ADS111x系列ADC驱动的设计与实现。

1、功能概述

  ADS1113、 ADS1114 和 ADS1115 器件 (ADS111x)是兼容 I2C 的 16 位高精度低功耗模数转换器。ADS111x 器件采用了低漂移电压基准和振荡器。ADS1114 和 ADS1115 还采用可编程增益放大器(PGA) 和数字比较器。凭借这些特性加之较宽的工作电源电压范围，使得ADS111x非常适合功率受限和空间受限的传感器测量应用。其引脚定义及封装如下：

  ADS111x 可在数据速率高达每秒 860 个样本 (SPS)的情况下执行转换。 PGA 可提供从 ±256mV 到±6.144V 的输入范围，从而实现精准的大小信号测量。ADS1115具有一个输入多路复用器 (MUX)，可实现两路差分输入测量或四路单端输入测量。

1.1、通讯接口

  ADS111x通过I2C接口进行通信。ADS111x有一个地址引脚ADDR，用来配置设备的I2C地址。这个引脚可以连接到GND、VDD、SDA或SCL，允许用一个引脚选择四个不同的地址，具体如下：

  器件会对地址引脚的状态进行连续采样。优先使用GND，VDD和SCL来设置期间地址。如果使用SDA设置设备地址，需要在SCL线路低电平后，至少保持SDA线路低电平100 ns，以确保I2C通信时设备正确解码该地址。

1.2、寄存器

  ADS111x有四个寄存器，可以通过使用地址指针寄存器的I2C接口访问。转换寄存器包含最后一次转换的结果。配置寄存器用于改变ADS111x的工作模式和查询设备状态。另外两个寄存器Lo_thresh和Hi_thresh设置了用于比较器函数的阈值，在ADS1113中不可用。

1.2.1、地址指针寄存器

  对ADS111x寄存器的操作都是通过寄存器地址指针寄存器来实现的，其数据结构如下：

  对于做后两位的定义为：00，转换寄存器；01，配置寄存器；10，低门限值寄存器；11，高门限值寄存器。

1.2.2、转换寄存器

  16位转换寄存器以二进制补码格式存放最后一次转换的结果。其格式如下：

  在上电之后，转换寄存器被清除为0，并保持0直到第一次转换完成。

1.2.3、配置寄存器

  16位配置寄存器用于控制操作模式，输入选择，数据速率，满量程和比较器模式。其格式如下：

  多路选择器用于配置当前需要采集的通道，只有ADS1115具有该功能。PGA用于配置采集的增益大小，DR用于配置苏剧的输出速率。

1.2.4、门限值寄存器

  比较器使用的上下限阈值以二进制补码格式存储在两个16位寄存器中。比较器实现为数字比较器;因此，当PGA设置发生更改时，这