操纵MCU SPI接口以访问非标准SPI ADC

操纵MCU SPI接口以访问非标准SPI ADC

答案：可以，但可能需要做一些额外的努力。

简介

一些新型ADC具有SPI，但有些ADC具有非标准的3线或4线SPI作为从机，因为它们希望实现更快的吞吐速率。例如，AD7616、AD7606和AD7606B系列有两条或四条SDO线，在串行模式下可提供更快的吞吐速率。AD7768、AD7779和AD7134系列有多条SDO线，用作SPI主机。用户在设计微控制器SPI以配置ADC和读取代码时往往会遇到困难。

图1.AD7768用作串行主机，具有两个数据输出引脚（14001-193）。

与ADC的标准MCU SPI连接

SPI是一种同步、全双工、主从式接口。来自主机或从机的数据在时钟上升沿或下降沿同步。主机和从机可以同时传输数据。图2显示了典型的4线MCU SPI接口连接。

图2.与ADC从机的标准MCU SPI连接

本文将介绍操纵标准微控制器SPI以便与具有非标准SPI端口的ADC接口的方法。

本文会给出四种通过串行接口读取ADC码的解决方案：

图3.SPI数据时钟时序图示例

图4.AD7768 FORMATx = 1×时序图，仅通过DOUT0输出。

如图4所示，当FORMATx = 11或10时，通道0至通道7仅通过DOUT0输出数据。在标准工作模式下，AD7768/AD7768-4作为主机工作，数据流入MCU、DSP或FPGA。AD7768/AD7768-4向从机提供数据、数据时钟（DCLK）和下降沿帧使能信号（DRDY）。

需要解决的问题：

uAD7768用作SPI主机，故必须将STM32F429I SPI配置为SPI从机。

uDRDY） 高电平脉冲只持续一个DCLK周期，这不是典型的CS）。

u完成所有通道数据位的输出之后，DCLK继续输出，DRDY）为低电平。

解决方案1：MCU SPI作为从机，通过一条DOUT线与SPI主机ADC接口

u将STM32F429的一个SPI端口（如SPI4）配置为从机，以DCLK速率接收MOSI上的数据位。

u接收到通道0至通道7的所有数据后，应禁用SPI以防止读取额外的无效数据，因为DRDY）会使SPI从机CS）变为低电平，并且DCLK保持切换。

图6.时序解决方案中的AD7768数据位读取

MCU固件开发注意事项

图7.配置SPI4外设

解决方案2：MCU SPI作为从机，通过两条DOUT线与SPI主机ADC接口

在第一种解决方案中，仅使用DOUT0来输出所有8通道数据。因此，数据读取将ADC吞吐速率限制为8 kSPS。如图1所示，在DOUT0上输出通道0至通道3，在DOUT1上输出通道4至通道7，可以减少数据传输时间。串行线的连接如图7所示。通过这种改进，在DCLK为4 MHz时，ODR可以轻松达到16 kSPS。

图8.AD7768通过DOUT0和DOUT1将数据输出到STM32F429 MCU SPI连接

固件可以不使用中断模式，而使用轮询模式，以减少从DRDY）上升沿触发到使能SPI接收数据的时间延迟。这样可以在DCLK为8 MHz时实现32 kSPS的ODR。

解决方案3：MCU SPI作为从机，通过DMA与SPI主机ADC接口

解决方案4：MCU SPI作为主机和从机，通过两条DOUT线读取数据

高吞吐量或多通道精密ADC为SPI端口提供两条、四条甚至八条SDO线，以在串行模式下更快地读取代码。对于具有两个或更多个SPI端口的微控制器，这些SPI端口可以同时运行以加快代码的读取。

在以下使用案例中，32F429IDISCOVERY使用SPI4作为SPI主机，SPI5作为SPI从机，通过DOUTA和DOUTB接收EVAL-AD7606B-FMCZ数据，如图8所示。

图11.在主从模式下使用MCU SPI通过DOUTA和DOUTB接收数据

图12.SPI4配置为主机，SPI5配置为从机。

图13显示了AD7606B以240 kSPS运行时BUSY、SCLK、DOUTA和DOUB的数字接口截图。

结论

本文讨论了使用微控制器SPI访问具有非标准SPI接口的ADC的方法。这些方法可以直接使用，也可以稍加调整即可控制ADC SPI；其可作为SPI主机使用，也可以与多条DOUT线配合使用以提高吞吐速率。

致谢

参考文献

Dhaker，Piyu。“SPI接口简介”。《模拟对话》，第52卷。2018年9月。

STM32F427xx数据手册。STMicroelectronics，2018年1月。

UM1670用户手册：带STM32F429ZI MCU的Discovery套件。STMicroelectronics，2017年9月。

Usach， Miguel。AN-1248应用笔记：SPI接口。ADI公司，2015年9月。

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。