国产AD芯片 MS1243应用

只看该作者 · 2022-5-20 22:58

本帖最后由 woai32lala 于 2022-5-23 12:27 编辑

国产芯片AD芯片 MS1243应用
#申请原创# @21小跑堂
   前几天做项目用到了一款国产多路ADC采集芯片瑞盟Ms1243，期间遇到不少坑，来跟大家分享一下。
   MS1242/MS1243 是一款高精度、宽动态范围、Σ-Δ模数转换芯片，其工作电压为 2.7V 至 5.25V，可以达到 24bit 无失码转换，且其有效精度可达 21bit。
   所谓的无失码就是就是不丢码，比如 8位的ADC，加入从0000 0000 到1111 1111 在实际测试中，每一个码都可以测到就称之为无失码，若在0000 0001 往上走到0000 0003的时候没有出现过0000 0002 就说明丢码了。
该芯片有8个模拟输入通道，如果作为单通道输入，可以是8路ADC采集，如果作为差分，一路固定参考源，另外7路差分ADC，我才用的是AIN0 - AIN6是变换通道输入。AIN7接地作为公共参考端。以下是该芯片的内部结构图和原理图。

说到原理图，这就遇到了第一个坑，因为我懒，直接从某商城上下的它的原理图，如下图所示，注意！！这个图是错误的。

大家看到了吧，他的引脚顺序和人家数据不一样！！坑死我了！！左边是错的，右边才是对的，接着往下，来看他的引脚说明。

第二个坑，第4号管脚，4 PDWN I 掉电控制信号，低有效。这个芯片是由掉电控制，当该引脚输入为低电平的时候，芯片掉电不工作，
当初画图有点快，忘记了这个管脚，以为是内部上拉高电平。直至刷完板子回来才发现这个问题。该引脚可以通过1个4.7k的电阻上拉至
VCC电平即可，如果考虑的低功耗，可以通过引脚来控制该芯片引脚的电平。
接着往下，要注意的是外部晶振的时钟的频率要求

要求是1M - 5M之间，我采用的是4.9152M晶振，谐振电容选用10pf ,原理图如下

其他参数指标大家可以自己了解一下，我们接着往下说。
该芯片需要有外部的参考电压源，这个参考电压源的电压是有要求的，如下图所示

我们采用的是3.3V供电，参考电压电压源选择是2.5V，注意，是在RANGE值为1的时候才可设置为2.5V。硬件大致就这些，接下来我们说软件部分。
MCU我们采用的是华大HC32F460，通过SPI协议与MS1243进行通信。
第一个坑是时钟频率
MS1243的时钟频率为4.9152M，我们MCU的SPI时钟频率不能高于该时钟频率，最好小于芯片时钟频率的1/2
我们采用的是1.5M时钟的频率，华大的SPI时钟频率为100M，因此进行时钟分频。
stcSpiInit.enClkDiv = SpiClkDiv64; //时钟分频64，我们进行了64分频，100 / 64 = 1.5625M,比较合适。

第二个坑是MS1243 空闲时的时钟极性和时钟相位。

由图得知，MS1243的SPI协议规定为空闲时时钟为低电平，第一个上升沿发送数据，偶数边沿采集数据，不要弄反了。

第三个坑

DRDY管脚是数据是都准备就绪的标志，当该引脚电平为低的时候，表示数据准备好可以度，当该引脚电平为低的时候，此时数据正在转换，不能去读，
因此可以将此管脚作为中断输入，下降沿触发去读取24位数据。
当MCU没给MS143芯片读取数据信号事，MS1243会自己按照一定的频率进行数据更新，频率如下图所示。

第四个坑是该芯片需要校正时候的延时问题和置位问题。

根据晶振的频率，一个数据输出周期大概是50ms左右，两个时钟周期就是100ms,我们延时150ms

值得注意的是，ACR寄存器第二个为即RANGE校准是必须为0，而我们需要的是RANGE为1。因此在校准完成之后
将ACR寄存器的RANGE位置1.并且校准完之后，第一个数据是不正确的，应该舍弃。

第四个坑，也是和重要的就是发送读取命令和读取数据要有足够的时间间隔。

SDI是数据输入，也就是MCU给MS1243发送命令或者写寄存器
该芯片读取数据的命令有两种，一种是连续读取，一种是单词读取
我们采用的单次读取操作，即发送命令
static unsigned char MS1243_SendByte(unsigned char byte)
{
unsigned char u8Byte;

/* Wait tx buffer empty */
while (Reset == SPI_GetFlag(MS1243_SPI1_UNIT, SpiFlagSendBufferEmpty))
{
}
/* Send data */
SPI_SendData8(MS1243_SPI1_UNIT, byte);
/* Wait rx buffer full */
while (Reset == SPI_GetFlag(MS1243_SPI1_UNIT, SpiFlagReceiveBufferFull))
{
}
/* Receive data */
u8Byte = SPI_ReceiveData8(MS1243_SPI1_UNIT);

return u8Byte;
}

MS1243_SendByte(CMD_RDATA);

发送完读取命令之后，要等待50个时钟周期， 50 *（1 / 4915200） = 10us左右

发送完转换命令之后，我们延时了10us,然后进行了数据读取

读取了3个字节 24位的数据
然后将读取的数据转换为电压，24位的分辨率

得到电压之后进行相应的运算转换即可。
最后一点，我们是多通道的ADC转化芯片，肯定要进行采集通道的切换操作