基于STM32的ADS1115-16位ADC电压读取

基于STM32的ADS1115-16位ADC电压读取

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_52280273/article/details/144849305

本文主要介绍基于STM32的ADS1115-16位ADC电压读取，重点讲解了ADS1115的寄存器表解读、芯片使用配置流程、硬件连线以及代码编写等内容。

一、寄存器表解读

ADS111x系列芯片通过I2C接口提供了四个可访问的寄存器，它们通过地址指针寄存器（Address Pointer Register）来选择访问目标。这些寄存器的功能分别是：

• Conversion Register（转换寄存器）：
  保存最近一次模数转换（ADC）的结果。用户可以通过读取该寄存器来获取数字化后的模拟信号值。

• Config Register（配置寄存器）：
  用于更改ADS111x的工作模式。可以查询设备的状态，比如是否完成转换等。是设备操作的核心寄存器。

• Lo_thresh Register（低阈值寄存器）：
  用于设置比较器的下限阈值。当输入信号低于此值时，比较器会触发一个事件。

• Hi_thresh Register（高阈值寄存器）：
  用于设置比较器的上限阈值。当输入信号高于此值时，比较器会触发一个事件。

1. 地址指针寄存器（Address Pointer Register）

寄存器名称和作用：
地址指针寄存器并不是一个实际存储数据的寄存器，而是一个控制机制，用于选择哪一个目标寄存器进行读写操作。通过向地址指针寄存器写入特定值，ADS111x芯片会将内部的读写焦点切换到指定的目标寄存器。

2. 转换寄存器（Conversion Register）

Conversion Register（转换寄存器）是一个16位的只读寄存器，用于存储最近一次完成的模数转换（ADC）结果。数据以二进制补码（Two’s Complement）格式存储。

电压跟读取到的数据的转换关系为：
V i n = O u t p u t C o d e 2 15 × F . S . R . Vin = \frac{Output \ Code}{2^{15}} \times F.S.R.Vin=215Output Code ×F.S.R.

F.S.R跟最小分辨率的对应关系是

3. 配置寄存器（Config Register）

对于ADS1115有：

各个位的详细作用：

4. 低阈值寄存器（Lo_thresh）和高阈值寄存器（Hi_thresh）

Lo_thresh 和 Hi_thresh 寄存器用于设置数字比较器的上下限阈值，阈值以16位二进制补码格式存储。为了确保比较器功能正确，必须在更改 PGA 设置时更新这些寄存器的值。通过设置 Hi_thresh 寄存器的最高位为 1b 和 Lo_thresh 寄存器的最高位为 0b，可以启用 ALERT/RDY 引脚的转换准备就绪功能。在单次转换模式下，ALERT/RDY 引脚输出 OS 位，而在连续转换模式下则提供连续的转换就绪脉冲。为了使比较器正常工作，Hi_thresh 寄存器的值必须大于 Lo_thresh 寄存器的值。

二、芯片使用配置流程

1. 配置配置寄存器

根据配置寄存器各个位功能直接对配置寄存器进行配置即可

示例

• 15位: 1b(启动一次单次传唤)
• 14:12位: 100b (AIN0 - AGND)
• 11:19位: 001b (±4.096V)
• 8位: 1b (单次转换模式)
• 7:5位: 111b (860SPS)
• 4位: 0b(传统比较器模式)
• 3位: 1b(低电平有效)
• 2位: 0b(非锁存模式)
• 1:0位 00b(超过一次阈值触发)

综上：1000001111100000b = 0xC3E8

2. 配置低阈值寄存器和高阈值寄存器

笔者在使用时使用到了多通道，因此将低阈值寄存器和高阈值寄存器两个寄存器配置成RDY引脚能在ADC电压转换结束后输出一个脉冲，检测脉冲的电平转换触发中断切换通道进行检测。要将ALERT/RDY引脚配置为转换完成就绪引脚，需要设置Hi_thresh寄存器的最高有效位（MSB）为1，并将Lo_thresh寄存器的最高有效位设置为0。这样设置启用引脚作为转换完成就绪信号的功能。

写入默认值即可

三、硬件连线

按需选择地址引脚连接、电压采集输入引脚连接，添加IIC总线上拉电阻，电源去耦电容即可。

地址引脚选择

四、代码编写（已验证可以正常使用）

1. 初始化

/**
 * @brief   ad1115初始化
 * @param   无
 * @retval  无
 */
void Ads1115_Init(void)
{
    uint8_t txData[3];
    uint8_t rxData[2];
    txData[0] = 0xC3;
    txData[1] = 0xE8;
    txData[2] = HAL_I2C_Mem_Write(&ADS1115_IIC, ADS1115_ADDR, CONFIG_REGISTER, ADS1115_MEMADDSIZE, txData, 2, 0xFF); // 配置配置寄存器
    HAL_Delay(1);
    txData[0] = 0x80;
    txData[1] = 0x00;
    txData[2] = HAL_I2C_Mem_Write(&ADS1115_IIC, ADS1115_ADDR, HI_THRESH_REGISTER, ADS1115_MEMADDSIZE, txData, 2, 0xFF); // 配置高阈值寄存器
    HAL_Delay(1);
    txData[0] = 0x7F;
    txData[1] = 0xFF;
    txData[2] = HAL_I2C_Mem_Write(&ADS1115_IIC, ADS1115_ADDR, LO_THRESH_REGISTER, ADS1115_MEMADDSIZE, txData, 2, 0xFF); // 配置低阈值寄存器
}

2. 电压读取

/**
 * @brief   ad1115电压读取
 * @param   无
 * @retval  电压值(单位V)
 */
float Ads1115_Voltage_Get(void)
{
    uint8_t rxData[2];
    float Voltage;
    HAL_I2C_Mem_Read(&ADS1115_IIC, ADS1115_ADDR, CONVERSION_REGISTER, ADS1115_MEMADDSIZE, rxData, 2, 0xff);
    Voltage = (((float)(rxData[0] << 8 | rxData[1])) / 32768.f) * 4.096f;
    return Voltage;
}

附录（ads1115.h文件）

#ifndef __ADS1115_H_
#define __ADS1115_H_
#include "i2c.h"
#define ADS1115_IIC hi2c1
#define ADS1115_ADDR 0x48
#define ADS1115_MEMADDSIZE I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
#define CONVERSION_REGISTER 0x00 // 转换寄存器
#define CONFIG_REGISTER 0x01     // 配置寄存器
#define LO_THRESH_REGISTER 0x02  // 低阈值寄存器
#define HI_THRESH_REGISTER 0x03  // 高阈值寄存器
#endif