通過數(shù)據(jù)手冊創(chuàng)造屬于自己的代碼

在開發(fā)的進程中我們常常會碰到1些新的芯片，首先要做的就是拿到數(shù)據(jù)手冊，弄懂它的功能，然后就是寫代碼去驅動這個芯片。到了寫驅動代碼這1環(huán)節(jié)，依照通常的習慣就是去網(wǎng)上先找1下有無類似的可以參考的代碼，然后從別的平臺移植到自己的平臺，再調試1段時間，基本上就通了（我是在讀的學生，公司的開發(fā)流程還不懂）。

如果常常這樣做，心里總是有種不舒服的感覺，我仔細想了1下，大概有這么1些東西。首先就是，不管這個芯片最后有無調通，運行的怎樣樣，自己心里明白這是他人的代碼。其次就是，如果移植的代碼跑的很順利，那末很自但是然的就不再理睬其中的細節(jié)，數(shù)據(jù)手冊也馬上就拋到腦后，這類做法有個很大的弊端就是如果有1天代碼出問題了，這時候你對這個芯片的熟習程序是遠遠不夠的，以致于不能快速的找出問題并解決，還有就是從他人的代碼中找到蛛絲馬跡并順藤摸瓜解決問題，我感覺是相當頭疼的1件事。最后1點也是最重要的1點，俗語說不想當將軍的兵士不是好兵士，既然踏進這個行業(yè)，就勵志做1名牛逼的工程師，所以不能滿足于抄抄他人的代碼，做1些移植工作，由于你所移植的代碼，究其原點，終究是有人通過數(shù)據(jù)手冊1行1行寫出來的。還有就是，如果你開發(fā)的東西是相當高精尖的領域，總有時候是你在網(wǎng)上找不到可參考的代碼。那末問題來了，這個踏足高精尖領域的工程師，不就是我們的理想嗎。最后再說1下，移植代碼其實不可恥，乃至說1些重復代碼是在浪費時間和精力，但是我們必須具有的1項素質就是通過瀏覽數(shù)據(jù)手冊，能非常熟練的寫出它的驅動代碼。

今天就拿1個非常簡單的AD芯片，不參考任何他人的代碼，手頭能用的資料就是數(shù)據(jù)手冊和原理圖，寫出它的驅動代碼。我們的平臺是stm32f407，AD芯片是ADS1118，裸機程序。假定硬件工程師已做好了完全的硬件電路。

作為軟件，我們最首先關心的是芯片各個引腳的描寫，1下是數(shù)據(jù)手冊中關于引腳的描寫

這樣1看我們就會發(fā)現(xiàn)，芯片對外的接口是非常經(jīng)常使用的SPI接口，SPI的SCLK接SCLK，MOSI接DIN，MISO接DOUT。CS接普通IO口，VDD供電，有4路輸入信號，AIN0-AIN4，通過描寫可以發(fā)現(xiàn)，這4路可以接成單極性的4路輸入，或雙極性的兩路輸入。看完這些我們基本明白了這些引腳的功能，大體明白了芯片如何與MCU連接（SPI和I2C接口是兩種非常經(jīng)常使用的接口，所以兩種通訊協(xié)議爛熟于心）。

接下來要關心的東西就是寄存器，MCU控制1些外圍芯片，最最多見的方式就是通過通訊接口（本次是SPI接口）去讀寫芯片的寄存器，來到達控制的目的。以下是ADS1118的寄存器

ADS1118的寄存器可以說是非常簡單，通過瀏覽數(shù)據(jù)手冊會發(fā)現(xiàn)有兩個16位寄存器，1個是轉換結果的寄存器，它的屬性是只讀，也就是說這個16位寄存器保存著AD轉換以后的結果。另外一個就是配置寄存器，它的屬性是讀寫，我們的控制全都是通過配置這個寄存器中的值來實現(xiàn)，所以接下來要非常仔細的瀏覽1下這個寄存器中各個位所代表的含義。以下是寄存器各個位的說明

我們可以看到bit15分兩種情況，如果是讀，那末就唆使了芯片當前的工作狀態(tài)，如果是在掉電模式也就是單次轉換模式下寫1，就開始1次數(shù)據(jù)轉換，寫0無影響。

bit14⑴2代表了當前輸入信號的接法，也能夠說是選擇通道。以000為例，選擇通過0和1，雙極性輸入。

bit11⑼代表了轉換芯片的量程，并且下面有1段注意事項的說明。

bit8代表了芯片的工作模式，連續(xù)轉換和掉電兩種模式。

bit7⑸代表了轉換速率。

bit4代表了溫度傳感器模式和ADC模式，也就是說這個芯片還可以作為溫度傳感器使用。

bit3代表了上拉模式的是不是使能。

bit2⑴代表了數(shù)據(jù)是不是寫入寄存器，這個和SPI的特性有關，而且這個芯片還有1定的特殊性，下面再解釋為何設置這個位。

bit0數(shù)據(jù)轉換就緒標志，也就是標志了當前的是正在轉換還是轉換結束。

寄存器的說明就看完了，也就死明白了要控制這個芯片，需要往寄存器中寫入甚么樣的值，來到達自己的目的。雖然我們明白了數(shù)據(jù)通過SPI接口寫進芯片，也明白了該寫的值，但是我們不明白數(shù)據(jù)要組織成怎樣的格式，寫進芯片。所以我們最后還需要知道讀寫數(shù)據(jù)的幀格式，也就是時序，也能夠說是簡單的通訊協(xié)議。就是說MCU要依照芯片的要求，把要寫的數(shù)據(jù)組織成1定的格式，芯片才能明白你寫進來的數(shù)據(jù)所代表的含義。

以下是ADS1118數(shù)據(jù)手冊中的時序圖

我們可以看到連續(xù)轉換模式和單次轉換模式有兩種不同的時序，二者的不同只表現(xiàn)在DOUT引腳。在連續(xù)模式下，DOUT引腳變低，唆使本次轉換完成，數(shù)據(jù)必須在16/FCLK時間內讀出，在單次模式下DOUT引腳不會變低。這樣我們就會發(fā)現(xiàn)，要操作這個芯片，首先將CS拉低，然后從MOSI數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)以CONFIGMSB、CONFIGLSB、CONFIGMSB、CONFIGLSB的格式寫進芯片，同時在MISO數(shù)據(jù)線上會讀到DATAMSB、DATALSB、CONFIGMSB、CONFIGLSB。這樣我們就明白了數(shù)據(jù)以何種形似組織。接下來就能夠寫驅動代碼，寫代碼之前，最好有個流程圖，如果是比較簡單的流程，可以再頭腦里大體構思1下。本次我們的流程很簡單，就是配置寄存器->讀取轉換結果。

然后我們按步驟開始寫代碼。

1、新建 .c和 .h文件，把需要對外提供的接口函數(shù)寫進 .h文件，本次我們新建ads1118.c和ads1118.h兩個文件，ads1118.h文件中對外提供配置函數(shù)ADS_Configure()和操作函數(shù)ADS_SetReg()和ADS_ReadData()。

2、實現(xiàn)配置函數(shù)，在配置函數(shù)中打開外設的時鐘，本次用到的外設就是SPI和IO口，所以就需要打開相應外設的時鐘。配置外設參數(shù)，本次用到了SPI和IO口，就需要配置SPI的工作參數(shù)和IO的模式參數(shù)等等。

3、實現(xiàn)操作函數(shù)，在實現(xiàn)操作函數(shù)之前，先需要把兩個操作函數(shù)中公用的部份抽留出來，寫成1個獨立的函數(shù)，供兩個函數(shù)調用。本次兩個操作函數(shù)，不論是配置芯片寄存器還是讀取轉換值，都需要1個發(fā)送數(shù)據(jù)的公共函數(shù)，同時這個函數(shù)還要能回SPI MISO線上的數(shù)據(jù)，這個函數(shù)以下

這個函數(shù)的作用就是通過SPI接口發(fā)送1個字節(jié)數(shù)據(jù)，同時返回SPI MISO線上的數(shù)據(jù)。有了這個函數(shù)的支持，我們就很容易實現(xiàn)操作函數(shù)ADS_SetReg()，由于ADS1118芯片只有1個讀寫寄存器，寬度為16位，寫的順序我們通過數(shù)據(jù)手冊知道是MSB、LSB。那末我們只需要按時序，把16位寄存器的值依照高8位和低8位順序，調用SPI1_SendByte()發(fā)出便可，實現(xiàn)以下

ADS_CSL和ADS_CSH兩個宏只是操作IO口將ADS1118芯片的CS線拉高或拉低。

最后再實現(xiàn)ADS_ReadData()函數(shù)，這個函數(shù)實現(xiàn)思想就是依照讀時序圖，發(fā)送兩次CONFIG MSB、CONFIG LSB，同時在MISO數(shù)據(jù)線上讀回數(shù)據(jù)，函數(shù)的實現(xiàn)以下

在這里額外說明1下，在讀取數(shù)據(jù)的時候，芯片要求發(fā)送兩次CONFIG MSB、CONFIG LSB，其實這個CONFIG MSB、CONFIG LSB值可以隨意寫，由于在配置寄存器中，有兩個位來決定本次的配置數(shù)據(jù)是不是寫入寄存器，我們只需要保證該位不是01便可，由于數(shù)據(jù)不會寫入寄存器。既然不會寫入寄存器，那為社么還要寫這些數(shù)據(jù)，這就和SPI的特性有關了，由于SPI傳輸數(shù)據(jù)時，不像串口那樣有雙方約定好的波特率，傳輸?shù)乃俾嗜Q于SCLK時鐘線，雙方在SCLK的上升沿或降落沿讀取數(shù)據(jù)，這樣通過數(shù)據(jù)線和時鐘線的配合，雙方才能讀取到正確的數(shù)據(jù)。如果是主機給從機發(fā)數(shù)據(jù)，那末只需要主機控制好時鐘線，將數(shù)據(jù)發(fā)出便可（這也是為何SPI可以通過普通IO口摹擬的緣由），如果主機要從從機讀數(shù)據(jù)，從機是沒法控制時鐘線的，所以就需要主機發(fā)送1幀無效的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生時鐘信號，然后從機就有了時鐘信號，“趁機”把數(shù)據(jù)從MISO線上發(fā)給主機。

這樣驅動代碼就算是寫完了，我們只需要依照寄存器各個位的說明，結合你自己的接線方法、控制要求寫出各個位的值，然后組成1個16bit的數(shù)據(jù)，假定依照控制要求，終究寫成的數(shù)據(jù)是0XC2EB，那末我們在需要處調用ADS_SetReg(0XC2EB)，就會將配置的這些值寫進芯片的寄存器。假定數(shù)據(jù)轉換結束，我們再調用ADS_ReadData()函數(shù)，轉換的結果依照MSB、LSB的順序保存在buf中。

為了更有說服力，看1下實驗現(xiàn)象，首先將0XC2EB的值寫進芯片的寄存器，為了直觀起見，看1下示波器上的信號。黃色為時鐘線，藍色為數(shù)據(jù)線

降落沿讀數(shù)據(jù)，第1張圖可以非常清楚地看到0XC2，第2張圖可以看到0XEB。

電壓表上讀到的電壓值，

程度中讀到的值，(0X2F8A/65536)*4.096*2=1.52125V。由于電表丈量和程序中不是同步的，有1些偏差。

最后總結1下：ADS1118雖然比較簡單，但是還是大體說明了1般的流程，別的芯片復雜的只是寄存器變多，功能變復雜，時序變復雜，只要細細的讀數(shù)據(jù)手冊，寄存器和時序圖，穩(wěn)扎穩(wěn)打，創(chuàng)造出屬于自己的驅動代碼還是很容易的，