【学习笔记】AD7708/18(1)-理解官网的参考代码

背景：需要用到AD芯片，为了学习使用它，从官网找到了通过8051单片机控制它的参考代码。本篇主要是尝试理解参考教程1中的文件。

参考教程

教程1：
analog-ad7718中的AD7718参考代码
教程2：
MSP430程序库<六>通过SPI操作AD7708
教程3：
AD7708-7718寄存器(中文)

AD7708 概述

AD7708、AD7718是适合低频测量应用的完整模拟前端。AD7718内置一个含PGA的24位Σ-Δ ADC，可配置为4/5个全差分输入通道或8/10个伪差分输入通道。该器件上的两个引脚可配置为模拟输入或基准电压输入。AD7708是AD7718的16位版本。利用这些ADC，可以直接转换20mV至2.56V范围的输入信号，支持传感器信号直接输入，无需进行信号调理。

AD7708 特性

8/10通道、高分辨率Σ-Δ ADC
16位分辨率
出厂校准
单转换周期设置
可编程增益前端
50 Hz、60 Hz同时抑制
VREF Select ™ 提供绝对测量和比率测量能力
可针对模拟性能（$\overline{CHOP}=0$）
或通道吞吐量（$\overline{CHOP}=1$）优化操作

引脚布局

模拟输入通道1.可编程增益模拟输入，与AINCOM配合使用时可用作伪差分输入，与AIN2配合使用时可用作全差分输入对的正输入。（参见ADC控制寄存器部分。）
模拟输入通道3。可编程增益模拟输入，与AINCOM配合使用时可用作伪差分输入，与AIN4配合使用时可用作全差分输入对的正输入。（参见ADC控制寄存器部分。）

参考教程1

代码

/*********************************************************************Author        : ADI - CAST            Date          : September 2003File          : AD7718.cHardware      : ADuC832Description   :*********************************************************************/
/******************************************************************
DEFINE CONTROL PINS OF ADUC832 FOR THE PURPOSE OF AD7718 CONTROL.
Customers should define the pins according to their design.
If P0 is used as the control port, pull-up resistors should be added to each pin of P0.
******************************************************************/
#include<stdio.h>
#include<aduc832.h>sbit CS=0x085;
sbit DIN=0x0B4;
sbit DOUT=0x0B5;
sbit DRDY=0x0B3;
sbit RESET=0x084;
sbit SCLOCK=0x0A7;
int sig;
void int0_int() interrupt 0{sig=0;return;   }
void writetoreg(unsigned char);
void readfromreg(int);
void read(int);
void main()
{int tim;/* Set up UART */
T3CON = 0x082;
T3FD = 0x02D;
SCON   = 0x052;tim=1000;
/* PRECONFIGURE...*/
RESET=0;
while(tim--);
RESET=1;
SCLOCK=1;
DIN=1;
DOUT=1;
CS=1;
DRDY=1;
printf("\n");
writetoreg(0x03); //write to communication register. The next step is writing to FILTER REGISTER
writetoreg(0x45); //set the FILTER register
writetoreg(0x02); //write to communication register. The next step is writing to ADC CONTROLO register
writetoreg(0x0F); //unipolar,2.56V input channel AIN1-AINCOM
IT0=1;EA=1;EX0=1;
sig=1;
while(sig);
writetoreg(0x01);//write to communication register. The next step is writing to MODE register
writetoreg(0x06);//system zero-scale calibration
while(DRDY);
printf("system zero-scale calibration finished.\n");
sig=1;
while(sig);writetoreg(0x01);//write to communication register. The next step is writing to MODE register
writetoreg(0x07);//system full-scale calibrationwhile(DRDY);
printf("system full-scale calibration finished.\n");sig=1;
while(sig);writetoreg(0x01);//writing to communication register, the next step is write to MODE register
writetoreg(0x03);//continuous conversion mode
writetoreg(0x40); //read from status
readfromreg(8);
printf("\n");
writetoreg(0x41); //read from mode
readfromreg(8);
printf("\n");
writetoreg(0x42); //read from adc control
readfromreg(8);
printf("\n");
writetoreg(0x43); //read from filter
readfromreg(8);
printf("\n");
writetoreg(0x45);//read from offset register
readfromreg(24);
printf("\n");
writetoreg(0x46);//read from gain register
readfromreg(24);
printf("\n");read(200);
}void writetoreg(byteword)	 //The subroutine write byteword to the corresponding registers of AD7709
unsigned char byteword;{
unsigned char temp;
int i;
CS=0;
temp=0x80;
for(i=0;i<8;i++){if((temp&byteword)==0)DIN=0;else DIN=1;SCLOCK=0;SCLOCK=1;temp=temp>>1;}
CS=1;
}void readfromreg(bytenumber)	//The subroutine read from the corresponding register 
int bytenumber;
{int j;unsigned char temp1;CS=0;temp1=0x00;for(j=0;j<bytenumber;j++){SCLOCK=0;SCLOCK=1;if(DOUT==0)temp1=temp1<<1;else{temp1=temp1<<1;temp1=temp1+0x01;}if(j==7||j==15||j==23){ printf("%02BX",temp1);temp1=0x00;}}
CS=1;}void read(readtime)	//The subroutine read 200 data from the data register
int readtime;
{unsigned char temp1;
int i,j;temp1=0x00;
for(i=0;i<readtime;i++){ while(DRDY);writetoreg(0x44);CS=0;for(j=0;j<24;j++){SCLOCK=0;SCLOCK=1;if(DOUT==0)temp1=temp1<<1;else{temp1=temp1<<1;temp1=temp1+0x01;}if(j==7||j==15||j==23){ printf("%02BX",temp1);temp1=0x00;}}printf("\n");CS=1;}printf("\n\n\n");
}

AD7718控制代码的设计原理和实现细节：

#include<stdio.h>
#include<aduc832.h>  // 包含ADuC832微控制器的寄存器定义文件

解释：包含标准I/O库用于串口打印，以及ADuC832微控制器的特殊功能寄存器定义文件。

sbit CS=0x085;    // 片选信号 (P0.5)
sbit DIN=0x0B4;   // 串行数据输入 (P3.4)
sbit DOUT=0x0B5;  // 串行数据输出 (P3.5)
sbit DRDY=0x0B3;  // 数据就绪信号 (P3.3)
sbit RESET=0x084; // 复位信号 (P0.4)
sbit SCLOCK=0x0A7;// 串行时钟 (P2.7)
int sig;          // 全局状态标志

解释：使用sbit关键字定义AD7718的控制引脚：

• 地址0x085对应P0.5（片选）
• 0x0B4对应P3.4（数据输入）
• 0x0B5对应P3.5（数据输出）
• 0x0B3对应P3.3（数据就绪中断）
• 0x084对应P0.4（硬件复位）
• 0x0A7对应P2.7（串行时钟）
• sig变量用于中断状态标志

void int0_int() interrupt 0 {sig=0;  // 中断触发时清除标志return;
}

解释：外部中断0服务程序。当DRDY引脚变低（数据就绪）时触发，将sig标志设为0通知主程序。

void main()
{int tim;  // 延时计数器

解释：主函数开始，声明延时计数器变量。

    /* Set up UART */T3CON = 0x082;  // 定时器3控制：1000 0010 T3FD = 0x02D;   // 波特率重装值SCON   = 0x052; // 串口控制：0101 0010

解释：配置UART串口通信：

• T3CON=0x82：定时器3作为波特率发生器，模式2
• T3FD=0x2D：设置波特率(如9600)
• SCON=0x52：串口模式1（8位UART），允许接收

    tim=1000;  // 初始化延时计数器/* PRECONFIGURE...*/RESET=0;    // 拉低复位引脚while(tim--); // 延时保持复位状态RESET=1;    // 释放复位

解释：硬件复位AD7718。保持RESET低电平约1000个周期（具体时间取决于CPU频率），完成芯片复位。

    SCLOCK=1;  // 时钟空闲高电平DIN=1;     // 数据线默认高DOUT=1;    // 数据线默认高CS=1;      // 取消片选DRDY=1;    // 初始化状态

解释：初始化SPI控制线状态。符合SPI总线空闲状态要求（时钟高，数据线高）。

    printf("\n");  // 输出换行符（测试串口）

解释：发送换行符验证串口是否正常工作。

    writetoreg(0x03); // 写通信寄存器：选择FILTER寄存器writetoreg(0x45); // 写滤波器寄存器：0100 0101

解释：配置滤波器寄存器：

• 0x03：通信寄存器命令，表示下一个操作对象是滤波器寄存器
• 0x45：设置滤波器参数（输出数据速率和滤波器特性）

    writetoreg(0x02); // 写通信寄存器：选择ADC控制寄存器writetoreg(0x0F); // 写控制寄存器：0000 1111

解释：配置ADC控制寄存器：

• 0x02：通信寄存器命令，选择ADC控制寄存器
• 0x0F：设置单极性模式、2.56V量程、AIN1输入通道

    IT0=1;  // 边沿触发中断EA=1;   // 全局中断使能EX0=1;  // 外部中断0使能

解释：配置中断系统：

• IT0=1：外部中断0为下降沿触发
• EA=1：开启总中断
• EX0=1：开启外部中断0（连接DRDY）

    sig=1;          // 设置等待标志while(sig);     // 等待DRDY中断

解释：等待第一次数据就绪中断，确保ADC初始化完成。

    writetoreg(0x01); // 选择模式寄存器writetoreg(0x06); // 系统零点校准while(DRDY);     // 等待校准完成

解释：执行零点校准：

• 0x01：选择模式寄存器
• 0x06：启动系统零点校准
• while(DRDY)：等待校准完成（DRDY变低）

    printf("system zero-scale calibration finished.\n");sig=1;  // 重置标志while(sig);  // 等待中断

解释：打印校准完成信息，等待下一次数据就绪中断。

    writetoreg(0x01); // 选择模式寄存器writetoreg(0x07); // 系统满量程校准while(DRDY);     // 等待校准完成printf("system full-scale calibration finished.\n");

解释：执行满量程校准（流程同零点校准）。

    writetoreg(0x01); // 选择模式寄存器writetoreg(0x03); // 连续转换模式

解释：设置连续转换模式（0x03），ADC开始持续采样。

    // 读取各寄存器值用于验证writetoreg(0x40); // 读状态寄存器readfromreg(8);// ...类似读取其他寄存器

解释：读取并打印关键寄存器值（状态、模式、控制等），用于调试和配置验证。

    read(200);  // 读取200个采样数据
}

解释：主程序最终任务：连续读取200个24位采样值。

---

SPI通信函数详解：

void writetoreg(unsigned char byteword)
{unsigned char temp;int i;CS=0;  // 使能芯片temp=0x80;  // 1000 0000 掩码for(i=0;i<8;i++){DIN = (temp & byteword) ? 1 : 0;  // 提取最高位SCLOCK=0;  // 时钟下降沿SCLOCK=1;  // 上升沿锁存数据temp >>= 1;  // 右移掩码}CS=1;  // 禁用芯片
}

设计原理：

1. MSB优先的SPI通信
2. 通过掩码(temp)逐位提取数据
3. 在时钟上升沿锁存数据
4. 完整8位数据传输后释放片选

void readfromreg(int bytenumber)
{int j;unsigned char temp1 = 0;CS=0;  // 使能芯片for(j=0;j<bytenumber;j++){SCLOCK=0;  // 准备时钟SCLOCK=1;  // 上升沿读取数据temp1 <<= 1;  // 左移腾出位置if(DOUT) temp1 |= 0x01;  // 设置最低位// 每8位打印一次if(j%8 == 7) {printf("%02X",temp1);temp1=0;}}CS=1;  // 禁用芯片
}

设计原理：

1. 时钟上升沿采样数据
2. 左移拼接数据位
3. 每8位组成一个字节并打印
4. 支持读取任意位数(8/16/24等)

void read(int readtime)
{for(int i=0;i<readtime;i++){while(DRDY);  // 等待数据就绪writetoreg(0x44);  // 选择数据寄存器CS=0;// 读取24位数据for(int j=0;j<24;j++){SCLOCK=0;SCLOCK=1;  // 上升沿读取// 数据拼接逻辑if(j%8 == 7) printf("%02X",temp);  // 每8位打印}printf("\n");  // 完成一个采样CS=1;}
}

设计原理：

1. 等待DRDY变低（数据就绪）
2. 发送0x44命令选择数据寄存器
3. 读取24位转换结果
4. 每8位作为一字节打印（共3字节）
5. 循环读取指定次数

关键设计思想：

1. 精确时序控制：通过直接操作寄存器实现硬件级SPI时序
2. 中断驱动：利用DRDY信号触发中断提高效率
3. 校准流程：严格的零点和满量程校准确保精度
4. 模块化设计：读写操作封装为独立函数
5. 调试支持：通过串口输出关键状态信息
6. 低位优先处理：适合AD7718的MSB-first通信协议
7. 状态机管理：通过通信寄存器实现多寄存器访问

这段代码完整展示了如何通过8051单片机控制高精度24位ADC，涉及硬件接口、通信协议、校准流程和数据处理等关键技术，是嵌入式数据采集系统的典型实现。