ADC（一）—AD7683/AD7684/ADS8317

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#AD7683 #ADC #驱动 #stm32

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本文介绍如何使用STM32F1单片机驱动AD7683 ADC芯片，包括选择理由、器件特点、驱动程序实现及总结。重点讨论了SPI接口配置和数据读取方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1.写在前面

项目需要用到模拟信号转换（ADC），由于精度、速度及准确度都要求比较高，故选择外设独立ADC芯片。外置独立ADC价格上都比较贵，首先考虑的是ADI的器件，经过综合价格、性能、采购渠道等，最终选择AD7683/AD7684。AD7683和AD7684的区别是前者是伪差分输入，后者是真差分输入，其他性能基本一致，程序兼容。ADS8317是德州仪器（TI）产的，与AD7684兼容，都是真差分输入，程序三者都兼容。

2.器件特点

主要特点：

1）转换精度：16bit

2）转换速率：100kSPS

3）独立供电和参与源

4）伪差分输入/真差分输入

5）3线spi控制接口

6）使用简单，无复杂的寄存器配置，直接通过spi获取转换数据

7）8 pin msop封装

3.驱动程序

通过芯片数据手册可以知道，对于驱动程序，只需将spi总线实现，即是成功了90%。上一篇博客中我有写到spi的封装过程和相关代码，那么这次使用起来应该非常方便和易理解，也体现下这样做的好处，具体查看上一篇文章：“spi抽象/硬件spi”

1）驱动一个器件，首先是查看器件时序图，AD7683的spi时序图如图：

具体分析：

a）读取一个完整的16bit数据，至少需要24个时钟周期；

b）有效数据为中间16bit，注意前后无效bit数据。

ADI的器件特别喜欢这样的非标spi（避专利？），很多人第一想法就是用模拟spi去读取，ADI官方一些例程大部分也是模拟spi，其实都是可以用硬件spi去实现，取其中有效数据即可。当然用模拟spi也很容易实现。下面是以stm32f1单片机为硬件平台，利用上一文章“spi模型/硬件spi”中的spi总线模型驱动AD7683。

#include <string.h>
#include "spi_hw.h"

/* ad7684 spi device */
static struct spi_dev_device ad7684_spi_dev[3];

static void ad7684_spi_cs0(uint8_t state)
{
    if (state)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
    }
}

static void ad7684_spi_cs1(uint8_t state)
{
    if (state)
    {    
        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_8);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_8);
    }
}

static void ad7684_spi_cs2(uint8_t state)
{
    if (state)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);
    }
}

int8_t ad7684_init(struct spi_bus_device *spi_bus)
{	
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
    if (NULL == spi_bus)
    {
        return -1;
    }
	
    /* spi cs */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);
    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);
	
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_11);
	
    /* device init */
    ad7684_spi_dev[0].spi_cs  = ad7684_spi_cs0;
    ad7684_spi_dev[0].spi_bus = spi_bus;
    
    ad7684_spi_dev[1].spi_cs  = ad7684_spi_cs1;
    ad7684_spi_dev[1].spi_bus = spi_bus;
	
    ad7684_spi_dev[2].spi_cs  = ad7684_spi_cs2;
    ad7684_spi_dev[2].spi_bus = spi_bus;

    return 0;
}

/**
  * @brief  read ad data from ad7684.
  * @param  \index ad7684 device,1 or 2 or 3
  * @retval none
  */

uint16_t ad7684_read(uint8_t index)
{
    uint8_t send_buff[3] = {0};
    uint8_t recv_buff[3] = {0};

    if (index < 1 || index > 3)
    {
        return 0;
    }
    spi_send_recv(&ad7684_spi_dev[index-1], send_buff, recv_buff, 3);

    return ((((recv_buff[0] << 16) | (recv_buff[1] << 8) | recv_buff[2])>>2)&0xffff);
}

spi的配置模式：

a）速率：SPI_BaudRatePrescaler_8分频；

b）模式：L 1或者 H 3；

c）方向：全双工；

d）其他查看上一文章源码。

具体分析：

a）源码是之前AD7684程序，命名没有修改，程序百分百兼容；

b）上面是一根spi总线挂了3片AD7683，定义了3个spi设备结构体和一个spi总线结构体；初始化了3个片选；总线初始化由“spi_core.h”及“spi_hw.c”实现，无需再调试修改；

c）初始化函数是片选IO设置及指针赋值；

d）读函数，用的API是“spi_send_recv”，从时序图也可看出；此时的“发送”动作并不是真正的发送，只是用来产生接收数据的时钟信号；

——第一个参数即为前面初始化的3个设备之一

——send_buff：“发送”3个字节，产生24个时钟信号（非真正发送）