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ADS1115 器件是兼容 IIC 的 16 位高精度低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，采用超小型無引線 X2QFN-10 封裝和 VSSOP-10 封裝。ADS111x 器件采用了低漂移電壓基準和振蕩器。ADS1114 和 ADS1115 還采用可編程增益放大器(PGA)和數(shù)字比較器。這些特性加以較寬的工作電源電壓范圍使得 ADS1115 非常適合功率與空間受限的傳感器測量。
ADS111x 可在數(shù)據(jù)速率高達每秒 860 個樣本 (SPS) 的情況下執(zhí)行轉(zhuǎn)換。PGA 可提供從 ±256mV 到±6.144V 的輸入范圍，從而實現(xiàn)精準的大小信號測量。ADS1115 具有 一個輸入多路復(fù)用器 (MUX)，可實現(xiàn)兩次差動輸入測量或四次單端輸入測量。在ADS1115 中可使用數(shù)字比較器進行欠壓和過壓檢測。ADS1115既可在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下工作，也可在單沖模式下工作。在單沖模式下，這些器件可在一次轉(zhuǎn)換后自動斷電；因此顯著降低了空閑期間的功耗。
02?規(guī)格參數(shù)
工作電壓：2.0-5.5V
工作電流：150uA
采集精度：16位
采集通道：4通道
控制方式：IIC
管腳數(shù)量：10 Pin（2.54mm間距排針）
以上信息見廠家資料文件
03移植過程
我們的目標是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【實現(xiàn)4路ADC采集電壓功能】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。
3.1查看資料
ADS1115是采用的IIC通信，所以首先要了解IIC的地址與時序，再確定根據(jù)寄存器的設(shè)置。
器件地址
器件地址的設(shè)置見下表:
說明：當模塊上的ADDR引腳接入GND時，其器件地址為1001000，最后一位數(shù)據(jù)是讀寫位。
時序
下圖是讀時序，步驟是：
IIC起始信號?->?發(fā)送器件地址+0(寫)?->?等待模塊應(yīng)答?->?應(yīng)答后發(fā)送寄存器地址?->?等待模塊應(yīng)答?->?重新發(fā)送起始信號?->?發(fā)送器件地址+1(讀)?->?等待模塊應(yīng)答?->?應(yīng)答后讀取高8位數(shù)據(jù)?->?讀取完畢主機發(fā)送應(yīng)答信號?->?讀取低8位數(shù)據(jù)?->?讀取完畢主機發(fā)送應(yīng)答信號?->?發(fā)送IIC停止信號
下圖是寫時序，步驟是：
IIC起始信號?->?發(fā)送器件地址+0(寫)?->?等待模塊應(yīng)答?->?應(yīng)答后發(fā)送寄存器地址?->?等待模塊應(yīng)答?->?應(yīng)答后寫入高8位數(shù)據(jù)?->?等待模塊應(yīng)答?->?寫入低8位數(shù)據(jù)?->?等待模塊應(yīng)答?->?發(fā)送IIC停止信號
寄存器說明
ADS1115有四個寄存器，可通過IIC接口使用地址指針進入。
地址0X00為轉(zhuǎn)換寄存器，它包含最后一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
地址0X01為配置寄存器，用于更改ADS1115的工作模式和查詢設(shè)備狀態(tài)。
另外兩個寄存器，Lo_thresh和Hi_thresh，設(shè)置用于比較器函數(shù)的閾值，我們用不到。
配置寄存器有16位，用于控制工作模式、輸入選擇、數(shù)據(jù)速率、滿量程范圍和比較器模式。
第15位：OS，讀操作時可以知道當前設(shè)備的工作狀態(tài)；寫操作時可以設(shè)置單次轉(zhuǎn)換。本文配置為1（必須為斷電模式下，當對OS寫1時，設(shè)備會進入上電模式并完成一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后會自動將OS置0）
第14-12位：MUX為輸入多路復(fù)用器，對輸入模式進行選擇，如下圖有八種輸入模式，分別是四種差分與四種單端輸入，本文配置為A0單端輸入（0x04）。（單端輸入就是測量的數(shù)據(jù)有兩個引腳，一個輸出一個地。將測量的輸出接入A0引腳，測量的地與ADS1115共地）
第11-9位：PGA為可編程增益放大器，設(shè)置FSR（滿刻度的范圍），本文配置為±4.096V（0x01）后面電壓計算公式與這個有關(guān)。
第8位：MODE選擇持續(xù)轉(zhuǎn)換模式與單次轉(zhuǎn)換模式(單次轉(zhuǎn)換模式需要OS位觸發(fā))，本文配置為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（0x00）
第7-5位：DR配置data rate數(shù)據(jù)傳輸速率，本文配置為128SPS（0x04）
第4-2位：對比較器的配置，我們不使用，默認為0即可（0x00） 第1-0位：本位配置為關(guān)閉比較器并將ALERT/RDY引腳設(shè)置為高阻抗模式（0x03）
最終得到的配置結(jié)果為1100_0010_1000_0011(0xC283)。
當前配置的是A0的引腳，我們后續(xù)獲取數(shù)據(jù)也是從A0引腳讀取。
16位轉(zhuǎn)換寄存器以二進制的補碼格式保存最后一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。需要注意的是，在上電之后，轉(zhuǎn)換寄存器被清除為0，并保持為0，直到第一次轉(zhuǎn)換完成。
實現(xiàn)代碼說明
讀取到的ADC值如何換算為電壓？
以PGA設(shè)置為4.96V為例。
電壓 = 采集到的ADC值 * 分辨率
分辨率 = 測量電壓范圍 / (2^AD位數(shù)-1) = 4.096 / 2的15次方 = 0.000125V
分辨率也可以在數(shù)據(jù)手冊中查看，見右圖。其中125uV = 0.125mV = 0.000125V。
/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：WriteADS1115* 函 數(shù) 說 明：向ADS1115的add地址寫入dat數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 形 參： add寫入寄存器地址* dat_H寫入的高8位數(shù)據(jù)* dat_L寫入的低8位數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 返 回：0寫入成功* 1寫入器件地址無應(yīng)答* 2寫入寄存器地址無應(yīng)答* 作 者：LC* 備 注：器件地址=0X90******************************************************************/uint8_t WriteADS1115(uint8_t add, uint8_t dat_H, uint8_t dat_L){IIC_Start();//起始信號IIC_Write(0x90);//器件地址if( IIC_Wait_Ack() == 1 )return 1;IIC_Write(add);//寄存器地址if( IIC_Wait_Ack() == 1 )return 2;IIC_Write(dat_H);//寫入高8位IIC_Wait_Ack();//等待應(yīng)答IIC_Write(dat_L);//寫入低8位IIC_Wait_Ack();//等待應(yīng)答IIC_Stop();//停止信號return (0);}
/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：ReadADS1115* 函 數(shù) 說 明：讀取ADS1115的數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 形 參：add讀取的寄存器地址* 函 數(shù) 返 回：-1-讀取失敗 其他-讀取成功* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/float ReadADS1115(unsigned char add){int i =0;unsigned char dat[2]={0};unsigned int num = 0;float ret=0;IIC_Start();//起始信號IIC_Write(0x90);//器件地址+寫if( IIC_Wait_Ack() == 1 )return -1;IIC_Write(add);//寄存器地址if( IIC_Wait_Ack() == 1 )return -1;do{//超時判斷i++;if( i > 20 ) return -1;delay_1ms(1);IIC_Start();//重新發(fā)送起始信號IIC_Write(0x91);//器件地址+讀}while(IIC_Wait_Ack() == 1);dat[0]=IIC_Read();//讀高8位數(shù)據(jù)IIC_Send_Ack(0);//應(yīng)答dat[1]=IIC_Read();//讀低8位數(shù)據(jù)IIC_Send_Ack(1);//非應(yīng)答IIC_Stop();//發(fā)送停止信號//數(shù)據(jù)整合num = ((dat[0]<<8) | (dat[1]));//分辨率計算：測量電壓范圍/(2^AD位數(shù)-1)// 分辨率= 4.096/2^15=0.000125// 電壓= 采集到的ADC值 * 分辨率if(num>32768)ret=(65535-num)*0.000125;elseret=num*0.000125;return ret;}
3.2引腳選擇
接線表
3.3移植至工程
工程模板參考入門手冊的工程模板
移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_ads1115.c與bsp_ads1115.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。
在文件bsp_ads1115.c中，編寫如下代碼。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "bsp_ads1115.h"#include "stdio.h"/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：ADS1115_GPIO_Init* 函 數(shù) 說 明：對IIC引腳初始化* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：1100_0010_1000_0011 WriteADS1115(0x01,0xc2,0x83);******************************************************************/void ADS1115_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體RCC_ADS1115_ENABLE(); // 使能GPIO時鐘GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SCL|GPIO_SDA; // GPIO引腳GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 開漏輸出GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 輸出速度高GPIO_Init(PORT_ADS1115, &GPIO_InitStruct); // 初始化//寫入配置參數(shù)WriteADS1115(0x01,0xC2,0x83);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Start* 函 數(shù) 說 明：IIC起始信號* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/void IIC_Start(void){SDA_OUT();SDA(1);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);SDA(0);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Stop* 函 數(shù) 說 明：IIC停止信號* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/void IIC_Stop(void){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);SCL(1);delay_us(5);SDA(1);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Send_Ack* 函 數(shù) 說 明：主機發(fā)送應(yīng)答* 函 數(shù) 形 參：0應(yīng)答 1非應(yīng)答* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/void IIC_Send_Ack(unsigned char ack){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);delay_us(5);if(!ack) SDA(0);else SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);SDA(1);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Wait_Ack* 函 數(shù) 說 明：等待從機應(yīng)答* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：1=無應(yīng)答 0=有應(yīng)答* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/unsigned char IIC_Wait_Ack(void){char ack = 0;unsigned char ack_flag = 10;SDA_IN();SDA(1);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);while( (GETSDA()==1) && ( ack_flag ) ){ack_flag--;delay_us(5);}if( ack_flag <= 0 ){IIC_Stop();return 1;}else{SCL(0);SDA_OUT();}return ack;}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Write* 函 數(shù) 說 明：IIC寫一個字節(jié)* 函 數(shù) 形 參：dat寫入的數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/void IIC_Write(unsigned char dat){int i = 0;SDA_OUT();SCL(0);//拉低時鐘開始數(shù)據(jù)傳輸for( i = 0; i < 8; i++ ){SDA( (dat & 0x80) >> 7 );delay_us(2);dat<<=1;delay_us(6);SCL(1);delay_us(4);SCL(0);delay_us(4);}}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Read* 函 數(shù) 說 明：IIC讀1個字節(jié)* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：讀出的1個字節(jié)數(shù)據(jù)* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/unsigned char IIC_Read(void){unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDA設(shè)置為輸入for(i=0;i<8;i++ ){SCL(0);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);receive<<=1;if( GETSDA() ){receive|=1;}delay_us(5);}return receive;}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：WriteADS1115* 函 數(shù) 說 明：向ADS1115的add地址寫入dat數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 形 參：add寫入寄存器地址 dat_H寫入的高8位數(shù)據(jù) dat_L寫入的低8位數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 返 回：0寫入成功 1寫入器件地址無應(yīng)答 2寫入寄存器地址無應(yīng)答* 3寫入高8位數(shù)據(jù)無應(yīng)答 4寫入低8位數(shù)據(jù)無應(yīng)答* 作 者：LC* 備 注：器件地址=0X90******************************************************************/uint8_t WriteADS1115(uint8_t add,uint8_t dat_H,uint8_t dat_L){IIC_Start();IIC_Write(0x90);if( IIC_Wait_Ack() == 1 ){printf("error 1rn");return 1;}IIC_Write(add);if( IIC_Wait_Ack() == 1 ){printf("error 2rn");return 2;}IIC_Write(dat_H);IIC_Wait_Ack();IIC_Write(dat_L);IIC_Wait_Ack();IIC_Stop();return (0);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：ReadADS1115* 函 數(shù) 說 明：讀取ADS1115的數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 形 參：add讀取的寄存器地址* 函 數(shù) 返 回：-1-讀取失敗 其他-讀取成功* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/float ReadADS1115(unsigned char add){int i =0;unsigned char dat[2]={0};unsigned int num = 0;float ret=0;IIC_Start();//起始信號IIC_Write(0x90);//器件地址+寫if( IIC_Wait_Ack() == 1 )return -1;IIC_Write(add);//寄存器地址if( IIC_Wait_Ack() == 1 )return -1;do{//超時判斷i++;if( i > 20 ) return -1;delay_ms(1);IIC_Start();//重新發(fā)送起始信號IIC_Write(0x91);//器件地址+讀}while(IIC_Wait_Ack() == 1);dat[0]=IIC_Read();//讀高8位數(shù)據(jù)IIC_Send_Ack(0);//應(yīng)答dat[1]=IIC_Read();//讀低8位數(shù)據(jù)IIC_Send_Ack(1);//非應(yīng)答IIC_Stop();//發(fā)送停止信號//數(shù)據(jù)整合num = ((dat[0]<<8) | (dat[1]));//數(shù)值計算取決于PGA配置//2的15次方=32768//設(shè)置的最大量程4.096// if(num>32768)// ret=((float)(65535-num)/32768.0)*4.096;// else// ret=((float)num/32768.0)*4.096;//分辨率計算：測量電壓范圍/(2^AD位數(shù)-1)// 分辨率= 4.096/2^15=0.000125// 電壓= 采集到的ADC值 * 分辨率if(num>32768)ret=(65535-num)*0.000125;elseret=num*0.000125;return ret;}
?
在文件bsp_ads1115.h中，編寫如下代碼。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#ifndef _BSP_ADS1115_H_#define _BSP_ADS1115_H_#include "board.h"#define RCC_ADS1115_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_ADS1115 CW_GPIOB#define GPIO_SCL GPIO_PIN_8#define GPIO_SDA GPIO_PIN_9//SDA輸入模式#define SDA_IN() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_ADS1115, &GPIO_InitStruct);}//SDA輸出模式#define SDA_OUT() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_ADS1115, &GPIO_InitStruct);}#define SCL(BIT) GPIO_WritePin( PORT_ADS1115, GPIO_SCL, BIT?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET )#define SDA(BIT) GPIO_WritePin( PORT_ADS1115, GPIO_SDA, BIT?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET )#define GETSDA() GPIO_ReadPin( PORT_ADS1115, GPIO_SDA )void ADS1115_GPIO_Init(void);unsigned char WriteADS1115(unsigned char add,unsigned char dat_H,unsigned char dat_L);float ReadADS1115(unsigned char add);#endif
?04移植驗證
在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_ads1115.h"int32_t main(void){board_init(); // 開發(fā)板初始化uart1_init(115200); // 串口1波特率115200ADS1115_GPIO_Init();printf("demo startrn");while(1){//當前設(shè)置最大量程為4.096Vprintf("A0 = %.4frn", ReadADS1115(0x00) );//讀取A0的值delay_ms(1000);}}
移植現(xiàn)象：將A0接入GND、3.3V和5V。
模塊移植成功案例代碼：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1A6SRdtHRT5N7uUNE6Y08YQ?pwd=LCKF
提取碼：LCKF
