AD7124-4 实测热电偶数据读取，电压精度到稳定到±1uV, 电压波动260nV, 温度精度到±0.01℃

AD7124_STM32_ADI官网例程

https://wiki.analog.com/resources/tools-software/product-support-software/ad7124-stm32

使用stm32 和ad7124做温控调试，发现效果还是不错的，至少比ads1256的效果好多啦！

原文链接：https://blog.csdn.net/zhengwenbang/article/details/133308700

Chapter1 AD7124-4 实测热电偶数据读取，电压精度到稳定到±1uV, 电压波动260nV, 温度精度到±0.01℃

CH0 CH1两通连续转换模式，PGA 64: SPS: 8.89 使用快速建立模式， Sinc3 + Sinc1
（偏置与增益寄存器均使用原厂默认参数，这2个寄存器未配置）
CH0(AIN0 AIN1)对应 CONFIG0 CH1(AIN2 AIN3)对应CONFIG1。 两个通道均是双极性配置，AIN0上使能了内部偏置电压。（为了热电偶应用）

当然，要让ADC运行稳定 首先硬件上ADC电路，供电电路要稳定，AD7124-4我是自己针对客户应用的做的隔离模块。AD7124 SPI通讯使用隔离SPI芯片。

ADC的电源 是这样。 ADDC+DCDC隔离模块B0505+LDO最终到3.3V， 还有其它包括不限于 共模滤波 三端滤波器 等等。高精度外部2.5V参考电压源。
ACDC：是从市电转成5V
DCDC隔离模块用的B0505。5V转成隔离5V 专供ADC模块。
LDO：RTQ2520GQW（这个不好买，建议用其它的超低噪声LDO）： 隔离后5V再降压成3.3V专供AD7124

///AD7124多通道连续转换模式初始化
///1对1映射
void Ad7124_Multichannel_Continuous_Conversion_Init( void )
{///uint32_t temp_32bit=0;Ad7124_Sofe_Reset();  ///上电后一定要复位，否则ADC会运行异常。uint8_t temp[2]={0XFF,0XFF};vTaskDelay( 100 );Ad7124_Read_Regs( Ad7124Regs[AD7124_ID_REG].addr, temp, Ad7124Regs[AD7124_ID_REG].size );temp[0]&=0XF0; ///去掉低4位才是DEVICE_ID if( temp[0] == AD7124_DEVICE_ID ){DBG_PRINTF( "ad7124 read Id ok\r\n" );}else{DBG_PRINTF( "ad7124 read Id ERROR\r\n" );}vTaskDelay( 100 );Read_Ad7124_State_Reg(); ///上电后要先读取一次状态寄存器 vTaskDelay( 100 );///写AD7124 控制寄存器  ///连续转换  AD7124_ADC_CTRL_REG_DATA_STATUSAd7124Regs[AD7124_ADC_CTRL_REG].value=AD7124_ADC_CTRL_REG_DATA_STATUS |AD7124_ADC_CTRL_REG_DOUT_RDY_DEL| AD7124_ADC_CTRL_REG_REF_EN | AD7124_ADC_CTRL_REG_POWER_MODE( CTRL_FULL_POWER )\| AD7124_ADC_CTRL_REG_MODE( CTRL_CONTINUOUS_CONVERSION_MODE ) | AD7124_ADC_CTRL_REG_CLK_SEL( 0 );Ad7124_Write_Regs( AD7124_ADC_CTRL_REG, Ad7124Regs[AD7124_ADC_CTRL_REG].value,Ad7124Regs[AD7124_ADC_CTRL_REG].size );///写AD7124 通道0寄存器，0号通道开启Ad7124_Write_Regs( AD7124_CH0_MAP_REG, AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE\| AD7124_CH_MAP_REG_SETUP( CH_SETUP0 ) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP( CH_AIN0 ) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM( CH_AIN1 ), SIZE_BYTE2 );///写AD7124 通道1寄存器Ad7124_Write_Regs( AD7124_CH1_MAP_REG, AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE \| AD7124_CH_MAP_REG_SETUP( CH_SETUP1 ) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP( CH_AIN2 ) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM( CH_AIN3 ), SIZE_BYTE2 );///写AD7124 配置1寄存器   64 ±39.06 mVAd7124_Write_Regs( AD7124_CFG0_REG, AD7124_CFG_REG_BIPOLAR \| AD7124_CFG_REG_AIN_BUFP | AD7124_CFG_REG_AINN_BUFM \| AD7124_CFG_REG_REF_SEL( CFG_REF_REFIN1 ) | AD7124_CFG_REG_PGA( CFG_PGA_64 ), SIZE_BYTE2 );///写AD7124 配置2寄存器  64 ±39.06 mV///双极性 | 打开ADC+缓冲  | 打开ADC-缓冲 | REF_SEL(x) x=2 外部REF1基准 | REG_PGA(AD7124_PGA_64) 6对应增益64(±39.06mV)Ad7124_Write_Regs( AD7124_CFG1_REG, AD7124_CFG_REG_BIPOLAR| AD7124_CFG_REG_AIN_BUFP | AD7124_CFG_REG_AINN_BUFM \| AD7124_CFG_REG_REF_SEL( CFG_REF_REFIN1 ) | AD7124_CFG_REG_PGA( CFG_PGA_64 ), SIZE_BYTE2 );///写AD7124 滤波寄存器0  sinc3+SIN1 快速模式  120  8.89Hz 以16为基数计算均值)Ad7124_Write_Regs( AD7124_FILT0_REG, AD7124_FILT_REG_FILTER( FILT_FILTER_SINC3_SIN1 )\| AD7124_FILT_REG_REJ60 | AD7124_FILT_REG_POST_FILTER( 0 ) | AD7124_FILT_REG_FS( 120 ), SIZE_BYTE3 );///写AD7124 滤波寄存器1 sinc3+SIN1 快速模式 120  8.89Hz 以16为基数计算均值)Ad7124_Write_Regs( AD7124_FILT1_REG, AD7124_FILT_REG_FILTER( FILT_FILTER_SINC3_SIN1 )\| AD7124_FILT_REG_REJ60 | AD7124_FILT_REG_POST_FILTER( 0 ) | AD7124_FILT_REG_FS( 120 ), SIZE_BYTE3 );Ad7124_Write_Regs( AD7124_IO_CTRL2_REG, AD7124_IO_CTRL2_REG_GPIO_VBIAS0, Ad7124Regs[AD7124_IO_CTRL2_REG].size ); 
}

因终端客户保密，发不了全部代码头文件及宏定义（这些宏定义就是寄存器配置参数值，请自行参考手册）。AD7124寄存器读写寄存用 STM32硬件SPI读取

实测K热电偶电压读取。 uV小数点后面丢弃。电压稳定在±1uV

转换成K热电偶温度，温度稳定在±0.01℃

实测 uV小数量点后面3位 ，实测数据波动 260nV. 与手册所写Sinc3 + Sinc1滤波器 SPS8.89配置 噪声0.036（RMS）X6.6=0.2376uV 结果比较接近。（当然用ADC自行读取，比不上示波器更精准）

Chapter2 24Bit Σ-Δ ADC——AD7124的多通道初始化配置

原文链接：https://blog.csdn.net/m0_46369352/article/details/127381641

一、前言

AD7124是目前常用的一种24位ADC，在全功率模式、9.4SPS的速率、gain = 128的状态运行，均方根（rms）可达到23nV；信号误差在±10uV左右，单片价格在￥135~150，对于测控仪器中采集芯片的选型来说，该芯片价位处于中端层面，性价比较高。
AD7124的引脚排布、硬件SPI的驱动方式我已经在上一篇文章发布过，这里不再做过多赘述，链接如下：

使用stm32的硬件SPI驱动AD7124的方法

二、ADC寄存器介绍

首先介绍一下AD7124几个常用寄存器的基本功能。我们以AD7124-4BRUZ为例，它有8个独立的设置，每个设置都包含了如下寄存器：

配置寄存器(Configuration register)
滤波寄存器(Filter register)
偏置寄存器(Offset register)
增益寄存器(Gain register)

1. 配置寄存器

配置寄存器允许用户选择ADC设置为双极性或单极性模式时的输出编码。
在双极性模式下，ADC可以采集到负电压，输出编码为偏移二进制（offset binary），采集范围是-VREF/gain ~ +VREF/gain
在单极性模式下，ADC只能采集正电压，输出编码为标准二进制（straight binary），采集范围是0 ~ +VREF/gain
在这两种情况下， 输入电压必须包含AVDD和AVSS。用户可以使用这些寄存器选择参考源，四个选项都是可用的：
1个内部2.5V参考源、1个连接REFIN1(+)和REFIN1(-)的外部参考源、1个连接REFIN2(+)和REFIN2(-)的外部参考源或以AVDD-AVSS作为参考。PGA提供了1、2、4、8、16、32、64和128倍增益。模拟输入缓存(buffer)和参考输入缓存都可以用寄存器使能。
下图为滤波寄存器0的寄存器位，Bit[15:12]是保留位，默认0；Bit11 =0为单极性，为1双极性；

2. 滤波寄存器

是一个24bit寄存器，滤波寄存器下选为数字滤波器被用于ADC调制器的输出。滤波器型号和数据输出速率在设置寄存器位时被选择。
最高3位是滤波器组数，可以用000-111代表Filter0-7；REJ60为60Hz开启数字抑制器位，写1开启，默认为50Hz抑制器；高8位的Bit[3:1]设置前置滤波器，Bit0为1开启单循环；中8位的Bit[7:4]为保留位，默认0，FS[10:8]至FS[7:0]是过滤器寄存器中要写进去的的十进制数，可以从1到2047。

不同的设置会影响输出数据速率、处理时间。

3. 偏置寄存器

增益寄存器是保持ADC增益校准系数的24位寄存器。增益寄存器是读/写寄存器。在gain=1时增益系数被校准；因此，默认值因设备而异。如果一个内部或系统全范围校准被用户初始化，默认值被自动覆写。更多信息，请看偏置滤波器部分。

4. 增益寄存器

AD7124-4有八个增益寄存器，从GAIN_0到GAIN_7。每个增益寄存器都与一个设置相关联，GAIN_x与设置x相关联。增益寄存器是24位寄存器，并保存ADC的满量程校准系数。AD7124-4的出厂校准增益为1。增益寄存器在上电和复位后包含这个工厂生成的值。
增益寄存器是读/写寄存器。
然而，当写入寄存器时，ADC必须处于待机模式或空闲模式。如果用户发起内部或系统满量程校准，则默认值将自动覆盖
或者写入满量程寄存器。

5. 诊断寄存器

又叫ERROR Registers，ERROR_EN寄存器可以使能或失能AD7124的众多诊断程序。默认下，SPI_IGNORE功能是使能的，这个位可以指示写ADC时不恰当的次数（例如，在上电和复位期间）其他诊断包括：

SPI读和写检查，确保只有合法的寄存器才能被访问
SCLK计数器，确保正确的SCLK脉冲数被使用
SCLK CRC校验
内存分布 CRC校验
LDO检查
当一个诊断被使能，在错误寄存器内包含相应的标志位。所有的使能标志位在状态寄存器内被命令去控制ERR flag。因此，如果发生一个错误（例如，SPI CRC校验检测到1个错误），在错误寄存器中有关的标志位会被设置（例如SPI_CRC_ERR标志位）。在状态寄存器中ERR标志位总是被置位的。ERR位表示是否发生错误。用户可以读取错误寄存器以获得关于错误源的更多信息。

三、通道与CONFIG_x的映射

图70是ADC配置寄存器与滤波、增益和偏置寄存器的关系，按照逻辑来说需要一步步地去配置，且他们之间存在几种不同的对应关系，不同的配置组合会对采样造成不同的影响，首先我们需要理解配置的灵活性(Flexibility)。

多对1映射
图71展示了CH0~CH3的通道配置，被称为Single Setup用灰色字体显示的寄存器暂时用不上。这4个差分通道均采用同一组配置寄存器，CONFIG_0的配置被4个通道共用。
Single Setup适合单通道采集，若不同的通道均采集同一范围的信号，也适用Single Setup。

下列代码展示了如何配置Single Setup：

void AD7124_Multiple_INIT(uint8_t SamHz)//多通道初始化函数
{AD7124_Reset();AD_Delay(500);//写AD7124 控制寄存器AD7124_Write_Reg(AD7124_ADC_CTRL_REG,2,AD7124_ADC_CTRL_REG_REF_EN | AD7124_ADC_CTRL_REG_POWER_MODE(3) | AD7124_ADC_CTRL_REG_MODE(0) | AD7124_ADC_CTRL_REG_CLK_SEL(0) | AD7124_ADC_CTRL_REG_CS_EN);AD7124_Write_Reg(AD7124_CH0_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_DISABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(1));	AD7124_Write_Reg(AD7124_CH1_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(2) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(3));	AD7124_Write_Reg(AD7124_CH2_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(4) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(5));	AD7124_Write_Reg(AD7124_CH3_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(6) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(7));	//写AD7124 配置0寄存器AD7124_Write_Reg(AD7124_CFG0_REG,2,AD7124_CFG_REG_UNIPOLAR | AD7124_CFG_REG_AIN_BUFP | AD7124_CFG_REG_AINN_BUFM | AD7124_CFG_REG_REF_SEL(2) | \AD7124_CFG_REG_PGA(7));	//单极性 | 打开ADC+缓冲  | 打开ADC-缓冲 | REF_SEL(x) x=0 REFIN1(+)/REFIN1(-) x=1 REFIN2(+)/REFIN2(-) x=2 内部基准电压源 x=3 AVDD//REG_PGA(x) 0-7对应增益1(±2.5V) 2(±1.25V) 4(± 625mV ) 8(±312.5 mV ) 16(±156.25 mV) 32(±78.125 mV) 64(±39.06mV) 128(±19.53mV)Samprate=SamHz;switch(SamHz){case Samprate_2Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(384));break;case Samprate_5Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(200));break;case Samprate_10Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(100));break;case Samprate_20Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(50));break;case Samprate_50Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(22));break;case Samprate_100Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(11));break;case Samprate_200Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(5));break;case Samprate_500Hz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(2));break;case Samprate_1kHz:AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT0_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(2) | AD7124_FILT_REG_REJ60 | \AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(1));break;}
}

注意观察被红框标注的部分，AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0)代表地址0x19；AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(x)和AD7124_CFGx_REG之间，"x"的数字必须匹配，否则采集到的信号会是全F。

1对1映射

//函数:	多通道初始化函数,初始1号AD7124的1-3通道
//变量:	无
//返回值: 无
void AD7124_Multiple_INIT(void)//多通道初始化函数
{AD7124_Reset();AD_Delay(500);//写AD7124 控制寄存器AD7124_Write_Reg(AD7124_ADC_CTRL_REG,2,AD7124_ADC_CTRL_REG_DATA_STATUS | AD7124_ADC_CTRL_REG_REF_EN | AD7124_ADC_CTRL_REG_POWER_MODE(3) | AD7124_ADC_CTRL_REG_MODE(0) | AD7124_ADC_CTRL_REG_CLK_SEL(0) | AD7124_ADC_CTRL_REG_CS_EN);//通道指示 | 内部参考打开 | POWER_MODE(x) x=0 低功耗 x=1 中功率 x=2、3全功率 | CTRL_REG_MODE(x) x=0 连续转换模式 x=1 单次转换模式 其他模式请看手册 | CLK_SEL(x) x=0 内部 x=2 外部//写AD7124 通道0寄存器，0号通道不开启//使能通道0 | 用配置0 | AINP(x) ADC+选择 0-15对应通道0-15  | AINM(x) ADC-选择 0-15对应通道0-15 其他通道请查看手册AD7124_Write_Reg(AD7124_CH0_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_DISABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(1));//写AD7124 通道1寄存器//使能通道1 | 用配置1 | AINP(x) ADC+选择 0-7对应通道0-7  | AINM(x) ADC-选择 0-7对应通道0-7 其他通道请查看手册AD7124_Write_Reg(AD7124_CH1_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(1) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(2) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(3));	//写AD7124 通道2寄存器//使能通道2 | 用配置2 | AINP(x) ADC+选择 0-7对应通道0-7  | AINM(x) ADC-选择 0-7对应通道0-7 其他通道请查看手册AD7124_Write_Reg(AD7124_CH2_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(4) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(5));	//写AD7124 通道3寄存器//使能通道3 | 用配置3 | AINP(x) ADC+选择 0-7对应通道0-7  | AINM(x) ADC-选择 0-7对应通道0-7 其他通道请查看手册AD7124_Write_Reg(AD7124_CH3_MAP_REG,2,AD7124_CH_MAP_REG_CH_ENABLE | AD7124_CH_MAP_REG_SETUP(0) | AD7124_CH_MAP_REG_AINP(6) | AD7124_CH_MAP_REG_AINM(7));	//写AD7124 配置1寄存器AD7124_Write_Reg(AD7124_CFG1_REG,2,AD7124_CFG_REG_UNIPOLAR | AD7124_CFG_REG_AIN_BUFP | AD7124_CFG_REG_AINN_BUFM | AD7124_CFG_REG_REF_SEL(2) | \AD7124_CFG_REG_PGA(7));	//单极性 | 打开ADC+缓冲  | 打开ADC-缓冲 | REF_SEL(x) x=0 REFIN1(+)/REFIN1(-) x=1 REFIN2(+)/REFIN2(-) x=2 内部基准电压源 x=3 AVDD//REG_PGA(x) 0-7对应增益1(±2.5V) 2(±1.25V) 4(± 625mV ) 8(±312.5 mV ) 16(±156.25 mV) 32(±78.125 mV) 64(±39.06mV) 128(±19.53mV)//写AD7124 配置2寄存器//单极性 | 打开ADC+缓冲  | 打开ADC-缓冲 | REF_SEL(x) x=2 内部基准电压源 | REG_PGA(6) 6对应增益64(±39.06mV)AD7124_Write_Reg(AD7124_CFG2_REG,2,AD7124_CFG_REG_UNIPOLAR | AD7124_CFG_REG_AIN_BUFP | AD7124_CFG_REG_AINN_BUFM | AD7124_CFG_REG_REF_SEL(2) | \AD7124_CFG_REG_PGA(6));	//写AD7124 配置3寄存器//单极性 | 打开ADC+缓冲  | 打开ADC-缓冲 | REF_SEL(x) x=2 内部基准电压源 | REG_PGA(5) 5对应增益32(±78.125 mV)AD7124_Write_Reg(AD7124_CFG3_REG,2,AD7124_CFG_REG_UNIPOLAR | AD7124_CFG_REG_AIN_BUFP | AD7124_CFG_REG_AINN_BUFM | AD7124_CFG_REG_REF_SEL(2) | \AD7124_CFG_REG_PGA(5));//写AD7124 滤波寄存器1 500Hz//FILTER(x)x=0 sinc4 x=2 sinc3 x=7 后置滤波器 其他请查看手册 | 打开60Hz陷波 | POST_FILTER(x) 后置滤波器设置查看手册 | FS(x)具体滤波配置查看网址AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT1_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(2)|AD7124_FILT_REG_REJ60|AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(2));//写AD7124 滤波寄存器2 500Hz//FILTER(x)x=0 sinc4 x=2 sinc3 x=7 后置滤波器 其他请查看手册 | 打开60Hz陷波 | POST_FILTER(x) 后置滤波器设置查看手册 | FS(x)具体滤波配置查看网址AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT2_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(2)|AD7124_FILT_REG_REJ60|AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(2));//写AD7124 滤波寄存器3 500Hz//FILTER(x)x=0 sinc4 x=2 sinc3 x=7 后置滤波器 其他请查看手册 | 打开60Hz陷波 | POST_FILTER(x) 后置滤波器设置查看手册 | FS(x)具体滤波配置查看网址AD7124_Write_Reg(AD7124_FILT3_REG,3,AD7124_FILT_REG_FILTER(2)|AD7124_FILT_REG_REJ60|AD7124_FILT_REG_POST_FILTER(0) | AD7124_FILT_REG_FS(2));
}

混合映射

配置原理和上述相同，不同的是AIN6/AIN7可以被配置到CHANNEL2，也就是说3号通道可以被被知道通道1的寄存器上，

四、实验数据

下列是几个不同通道，设置不同组Config后采集的数据（照片拍得有点糊，见谅……），2通道使用CINFIG_1的配置，3通道使用CONFIG_2，而PT1000的通道采用CONFIG_0。
在实际应用中，不同的通道应配置不同的组数，以防配置信息代码产生耦合。

Chapter3 STM32的硬件SPI驱动AD7124的方法

原文链接：https://blog.csdn.net/m0_46369352/article/details/125237380

一、芯片介绍

AD7124是一款适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端。该器件内置一个低噪声24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)，可配置来提供8个差分输入或15个单端或伪差分输入。片内低噪声级确保ADC中可直接输入小信号。可用于温度测量、压力测量、工业过程控制、仪器仪表和只能发射器。

二、引脚排布

AD7124的接口属于标准4线SPI，DOUT是从设备输出至主设备的，连接单片机SPI模块的MISO（主输入从输出）；DIN是主设备数据输出至从设备的，连接单片机SPI模块的MOSI（主输出从输入）。SYNC和CLK悬空。
本项目我们使用SPI2模块。

三、时序图与驱动程序

调试数字设备，我们需要一边查看技术手册的时序图写代码，一边挂上逻辑分析仪。

1. 芯片初始化

我们打开AD7124的DataSheet，对其时序图进行分析，如下：
下图为AD7124的单次和连续转换时序图，由图可知，SCLK在空闲状态下是高电平。

下图是AD7124的读&写时序图，无论是读时序还是写时序，均在第二个时钟沿进行数据转换。

所以AD7124初始化时，需要将SPI模式设置为时钟悬空高、数据捕获于第2个时钟沿

void AD7124_SPI_Config(void)
{SPI_InitTypeDef	SPI_InitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;				GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//SPI主机SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;	//发送接收8位帧结构SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;			//时钟悬空高SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;		//数据捕获于第2个时钟沿SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;			//NSS信号由软件控制SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//数据传输从MSB位开始SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 0;			//CRC值计算的多项式SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);  				//根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);AD7124_CS_H;		//片选拉高，失能AD7124
}

2. SPI读写函数

SPI读写是驱动SPI设备的基础。SPI的原理为
第一步：通过硬件或软件NSS拉低从设备片选（CS），使能从设备。
第二步：通过MOSI引脚，发送8个时钟周期，每个周期发送1个bit的数据；通过写入不同的地址，来决定对从设备的读操作/写操作。
第三步：8个倍数的时钟周期发送完毕后，拉高片选，结束“发送/接收数据”。
这里我们把读和写都放在一个函数里面，因为SPI如果只读取，都需要发送8个时钟周期和指令0XFF。

/*** @brief  AD7124的读写SPI操作* @param  Data : 需要传输的数据* @retval SPI读到的数据*/
uint8_t AD7124_SPI_ReadWrite(uint8_t Data)
{uint16_t retry=0;//超时等待while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET){retry++;if(retry>200)return 0;}SPI_I2S_SendData(SPI2, Data);		//MOSI主机发送给从机retry=0;while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET){retry++;if(retry>200)return 0;}return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);	//MISO接收从机数据
}

3. AD7124复位

芯片上电初始化前，必须复位才能使用。

CS = 0 和 DIN = 1 的 64 个 SCLK。这会复位 ADC 和所有寄存器内容。也就是说，只要在AD7124 CS拉低的期间，在64个时钟周期内MOSI不断输出高电平，即可复位。代码如下：

void AD7124_Reset(void)
{AD7124_CS_L;//提供大于64个写操作，复位AD7124for(uint8_t a=0; a<9; a++){AD7124_SPI_ReadWrite(0XFF);		//MOSI拉高}delay_us(60);AD7124_CS_H;
}

加入延时delay_us()的目的是，防止在硬件SPI还未发送完最后几个时钟周期，CS提前拉高，造成复位失败。在读写操作中，同样加入了延时处理。
逻辑分析仪采集到的波形如下：

AD7124读取ID

复位完成后需要读取芯片的ID号，不同封装的ID号也不同，AD7124-4通常为0x14，而AD7124-8是0x12或0x04。SPI写入命令0x40为读寄存器，读ID为0x05，故写入0x45就可以读出ID。

0x40是发送读取ID指令返回的字节，0x14是ID号。

AD7124写入配置

写入配置需要根据写时序图编写，读时序如下

我们复位后先对ADC_CTRL进行操作，以开启ADC控制寄存器，AD7124_ADC_CTRL_REG地址是0X01，如下图DIN的第一个Byte，之后再把2字节的配置信息依次写入，这个根据用户需求配置，不在赘述。
通道和内置滤波器配置方法相同。

读取数据

本次实验我们采用单次读取模式。在读取数据之前先要写入命令0x42，之后需要读取多少个Byte的字节，就修改形式参数byte的数量即可。读取一次单次采集到的数据，需要3次SPI读写（24个时钟周期），DIN输出全高即可读取。

uint32_t DATA=0;
uint32_t Rd_Ary[3];uint32_t AD7124_Read_Data(uint8_t byte)
{for(uint8_t i=0; i<byte; i++){Rd_Ary[i] = AD7124_SPI_ReadWrite(0xFF);}DATA = (Rd_Ary[0]<<16) + (Rd_Ary[1]<<8) + Rd_Ary[2];return DATA;
}

主函数读取代码如下：

	while(1){AD7124_CS_L;AD7124_SPI_ReadWrite(0x42);			//读操作Data = AD7124_Read_Data(3);			//Data采集结果AD7124_CS_H;data_temp = Data;data_last1 = (float)Vref/AD_Gain * (float)data_temp/(2*0X800000);	//单极性模式电压转换公式，单位mV
//		data_last1 = (float)Vref/AD_Gain * ((float)data_temp/0X800000-1);	//双极性模式电压转换公式，单位mVdata_last1 = data_last1 * 1000.0f;					//转换为uV	printf("%X\r\n", Data);				//打印原始16进制数据printf("%2f uV\r\n", data_last1);	//打印微伏delay_ms(100);}

让我们采集11mV的直流信号，下图分别为实际测量和逻辑分析仪读取到的数据，为0x928D11。


为了验证数据是否正确，我们查看此次串口读取到的值：

原16进制数据读取正确，万用表实际测量11.0mV，实际读取值为11.180mV，误差在±100~200uV。因为信号发生器的线过长，影响了此次的精度。在PCB Layout时，尽可能将ADC输入的线路缩短，且圆弧布线，可以有效降低误差。

资料链接

代码可以在此处下载：

链接: https://download.csdn.net/download/m0_46369352/85612772

Chapter4 AD7124的调试总结

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_44224303/article/details/121940545

AD7124芯片的调试闭坑总结

AD7124的评估板资料 https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/EVAL-AD7124-8SDZ_UG-856.pdf

1、SPI通讯速率尽量不要大于5M，但是实测，短线情况下9M通讯正常。

2、SYNC引脚一定要拉高，拉低的话不转换。

（之前我的电路，本引脚直接悬空，我本来调通了，然后运行了几天，居然停止转换了，实际读寄存器，都是正常的，检查电路也没有损坏，多放查找，这个引脚需要拉高才行，在官方的评估板资料里，也是这样接的，MGR坏得很，说明书里面并没说，如下图）。

3、无法通过ADC_CONTROL寄存器控制内部基准

有好多网友用官方驱动发现无法通过ADC_CONTROL寄存器控制内部基准，设置完以后，读取其他寄存器数据正常，唯独该寄存器读取为0.解决方法：寄存器写入的时候前后加10ms左右即可，太快会导致control寄存器写入失败。具体原因没有深究。所以对芯片初始化完成后务必要重新读取寄存器看是否写入成功。

4、注意选择参考电压

如果选择外部参考电压，首先保证外部连接了外部基准；如果选择内部基准，要保证ADC_CONTROL寄存器里把内部基准电压打开。否则的话转换会失败，结果出错。为了测试方便刚开始可以选择AVDD为基准。

5、REFOUT引脚，需要对地接一个0.1uF电容，否则会出问题。

（这个我也是在网上看的，出什么问题，我也忘了，但是我记得，确实必须接0.1uF电容。在官方的评估板里，也是这样接的，MGR坏得很，说明书里面并没说，如下图）

6、在初始化写入AD7124寄存器前，最好一定读一次状态寄存器，否则可能写入寄存器失败。

我在使用中，AD7124-8就不用读状态寄存器，每次AD重新上电，或者只是MCU重启，都能写入寄存器数据；但是同样的程序，只是芯片换成AD7124-4，就不许，后发现只要读一次状态寄存器，就正常了。实际就是读状态寄存器，清除上电复位标志。

7、测内部20mV信号时，请断开外部AI连接，否则可能AD芯片死机

AI引脚可以配置为读取内部20mv信号，我配置成读内部20mv信号，基准也采用内部基准2.5V（可以配置内部基准从REFOUT输出，我测量过，确实比较准），计算得出应该是18.9mv，也有网友说是就18mv，看来这一点和官方数据有点出入，不过也不算什么了，还需要注意的是，测内部20mV信号时，请断开外部AI连接，否则可能AD芯片死机。

8、精度问题

按官方文档，最高也就能到22位精度。我用本芯片做RTD测量电路，感觉也就能达到18位精度而已，这一点和官方文档说法其实还是比较吻合的了。更多精度分析，请看我另一篇文章。总体来讲，精度可达21至22位。

9、AD工作模式及校准

连续转换模式(默认)：就是一直转换
单次转换模式： 当ADC_CONTROL寄存器配置为单次模式，就对当前通道进行一次转换，然后转入待机模式。我拿来做了低功耗，需要测量时，就配置成单次转换模式，然后就不用管AD芯片了，它转换完会自动进入待机模式。
待机模式： 寄存器内容会保持，具体看说明书吧，我只说一点，待机模式时，激励电流源会自动关断（不会修改IO_CONTROL_1寄存器内容，不要理解错了）。
关断模式： 全部功能关闭，寄存器会复位，退出关断模式时，所有寄存器必须重新编程。
空闲模式： 在内部零电平(失调)校准、系统零电平(失调)校准完成后，会自动进入空闲模式，（除失调寄存器外）寄存器内容不会改变。
内部满量程(增益)校、零电平(失调)校准： 这两种模式，一般都是要同时执行的，一般不会单独只执行一个。所谓内部校准，就是在芯片内部，将 AI 输入端正负，分别与基准REF正负端短接，然后得出内部的偏移值、或定值。
执行 内部满量程(增益)校、零电平(失调)校准的过程：如果是单通道模式，先把其他寄存器配置好（如果不是单通道模式，那就一个一个通道的关闭吧），设置为 中功率 --> 空闲模式 --> 对应通道失调寄存器 写入0x800000（或上电复位值本身就是） --> 设置为 内部满量程(增益)校准模式 --> 校准完成自动进入空闲模式 --> 设置为 内部零电平(失调)校准 --> 校准完成自动进入空闲模式； 应当在校准完成后，读取 失调寄存器、增益寄存器的值，保存起来，然后以后上电、重启后，应在设置为 空闲模式/待机模式 时，才准写入这二个寄存器的值。
系统校准，也就是外部校准，需要在外部手动短接零电平 或 满量程电平，不过不需要设置 空闲模式、中功率那些，按理说，外部校准应该比内部校准准确度更好。
满量程校准，会重新设置 增益寄存器的值，零电平校准，会设置 失调寄存器的值。

10、REFIN(+) 与 REFIN(-)之差的范围是 1V到3.3V ，这个一定要注意，低于1V，芯片可能会不转换，这个问题折磨了我很久。

并且就算转换，也会导致精度不稳定。。我做RTD测量时，选定过2K电阻，横流500uA，刚好1V，实际测试中，刚开始没问题，一二个小时、几小时、几十小时后，芯片会停止转换，一会行一会不行。

11、在实际使用过程中，注意 AI通道的对AVSS的绝对电压范围

在实际使用过程中，注意 AI通道的对AVSS的绝对电压范围，REFIN(+) (-) 对AVSS的绝对电压范围，恒流输出通道对对AVSS的绝对电压范围，这个请查看手册参数。

12、电源问题：AVSS 与 IVSS ，最好单独供电，

电源问题：AVSS 与 IVSS ，最好单独供电，比如用2个LDO电源分开供电， 我是直接用了2个独立的隔离电源3.3V。在我最开始使用时，采用1个3.3V给AVSS和 IVSS一起供电，直接连接在一起，并且有1mA的恒流输出，运行一段时间后（可能是几天），测电流变成了0.2mA了，好像恒流源坏掉了，重启也是0.2mA；虽然是不是AVSS和 IVSS共同供电导致，无从考证，但是可以想象，这种同时供电，又有恒流输出，极有可能会影响到内部的供电问题；并且说明书上也有建议，有条件的话，最好单独供电。并且我采用单独供电后，就没再出现过这种情况了。

13、还是紧接着电源问题

当我用2个独立电源时，最开始，我买错了电源芯片，导致用了2个3.6V给AD芯片供电，然后MCU与其通信，好像没有什么问题，然后用了1天后，就开始通信故障，经过我反复不停重复，发现居然报了ROM故障（AD7124的ERR寄存器）。重启，或者MCU重新配置后，又可以用一段时间了。后面这颗芯片就算采用3.3V供电了，还是会出问题。最后，我采用了新的芯片+2个3.3V电源，就再没出现过了。很显然，这个问题就是3.6V供电造成的。。。
综上所述，可见该芯片，并没有想象中那么NB。