通过数据手册创造属于自己的代码

在开发的进程中我们常常会碰到1些新的芯片，首先要做的就是拿到数据手册，弄懂它的功能，然后就是写代码去驱动这个芯片。到了写驱动代码这1环节，依照通常的习惯就是去网上先找1下有无类似的可以参考的代码，然后从别的平台移植到自己的平台，再调试1段时间，基本上就通了（我是在读的学生，公司的开发流程还不懂）。

如果常常这样做，心里总是有种不舒服的感觉，我仔细想了1下，大概有这么1些东西。首先就是，不管这个芯片最后有无调通，运行的怎样样，自己心里明白这是他人的代码。其次就是，如果移植的代码跑的很顺利，那末很自但是然的就不再理睬其中的细节，数据手册也马上就抛到脑后，这类做法有个很大的弊端就是如果有1天代码出问题了，这时候你对这个芯片的熟习程序是远远不够的，以致于不能快速的找出问题并解决，还有就是从他人的代码中找到蛛丝马迹并顺藤摸瓜解决问题，我感觉是相当头疼的1件事。最后1点也是最重要的1点，俗语说不想当将军的兵士不是好兵士，既然踏进这个行业，就励志做1名牛逼的工程师，所以不能满足于抄抄他人的代码，做1些移植工作，由于你所移植的代码，究其原点，终究是有人通过数据手册1行1行写出来的。还有就是，如果你开发的东西是相当高精尖的领域，总有时候是你在网上找不到可参考的代码。那末问题来了，这个踏足高精尖领域的工程师，不就是我们的理想吗。最后再说1下，移植代码其实不可耻，乃至说1些重复代码是在浪费时间和精力，但是我们必须具有的1项素质就是通过浏览数据手册，能非常熟练的写出它的驱动代码。

今天就拿1个非常简单的AD芯片，不参考任何他人的代码，手头能用的资料就是数据手册和原理图，写出它的驱动代码。我们的平台是stm32f407，AD芯片是ADS1118，裸机程序。假定硬件工程师已做好了完全的硬件电路。

作为软件，我们最首先关心的是芯片各个引脚的描写，1下是数据手册中关于引脚的描写

这样1看我们就会发现，芯片对外的接口是非常经常使用的SPI接口，SPI的SCLK接SCLK，MOSI接DIN，MISO接DOUT。CS接普通IO口，VDD供电，有4路输入信号，AIN0-AIN4，通过描写可以发现，这4路可以接成单极性的4路输入，或双极性的两路输入。看完这些我们基本明白了这些引脚的功能，大体明白了芯片如何与MCU连接（SPI和I2C接口是两种非常经常使用的接口，所以两种通讯协议烂熟于心）。

接下来要关心的东西就是寄存器，MCU控制1些外围芯片，最最多见的方式就是通过通讯接口（本次是SPI接口）去读写芯片的寄存器，来到达控制的目的。以下是ADS1118的寄存器

ADS1118的寄存器可以说是非常简单，通过浏览数据手册会发现有两个16位寄存器，1个是转换结果的寄存器，它的属性是只读，也就是说这个16位寄存器保存着AD转换以后的结果。另外一个就是配置寄存器，它的属性是读写，我们的控制全都是通过配置这个寄存器中的值来实现，所以接下来要非常仔细的浏览1下这个寄存器中各个位所代表的含义。以下是寄存器各个位的说明

我们可以看到bit15分两种情况，如果是读，那末就唆使了芯片当前的工作状态，如果是在掉电模式也就是单次转换模式下写1，就开始1次数据转换，写0无影响。

bit14⑴2代表了当前输入信号的接法，也能够说是选择通道。以000为例，选择通过0和1，双极性输入。

bit11⑼代表了转换芯片的量程，并且下面有1段注意事项的说明。

bit8代表了芯片的工作模式，连续转换和掉电两种模式。

bit7⑸代表了转换速率。

bit4代表了温度传感器模式和ADC模式，也就是说这个芯片还可以作为温度传感器使用。

bit3代表了上拉模式的是不是使能。

bit2⑴代表了数据是不是写入寄存器，这个和SPI的特性有关，而且这个芯片还有1定的特殊性，下面再解释为何设置这个位。

bit0数据转换就绪标志，也就是标志了当前的是正在转换还是转换结束。

寄存器的说明就看完了，也就死明白了要控制这个芯片，需要往寄存器中写入甚么样的值，来到达自己的目的。虽然我们明白了数据通过SPI接口写进芯片，也明白了该写的值，但是我们不明白数据要组织成怎样的格式，写进芯片。所以我们最后还需要知道读写数据的帧格式，也就是时序，也能够说是简单的通讯协议。就是说MCU要依照芯片的要求，把要写的数据组织成1定的格式，芯片才能明白你写进来的数据所代表的含义。

以下是ADS1118数据手册中的时序图

我们可以看到连续转换模式和单次转换模式有两种不同的时序，二者的不同只表现在DOUT引脚。在连续模式下，DOUT引脚变低，唆使本次转换完成，数据必须在16/FCLK时间内读出，在单次模式下DOUT引脚不会变低。这样我们就会发现，要操作这个芯片，首先将CS拉低，然后从MOSI数据线上将数据以CONFIGMSB、CONFIGLSB、CONFIGMSB、CONFIGLSB的格式写进芯片，同时在MISO数据线上会读到DATAMSB、DATALSB、CONFIGMSB、CONFIGLSB。这样我们就明白了数据以何种形似组织。接下来就能够写驱动代码，写代码之前，最好有个流程图，如果是比较简单的流程，可以再头脑里大体构思1下。本次我们的流程很简单，就是配置寄存器->读取转换结果。

然后我们按步骤开始写代码。

1、新建 .c和 .h文件，把需要对外提供的接口函数写进 .h文件，本次我们新建ads1118.c和ads1118.h两个文件，ads1118.h文件中对外提供配置函数ADS_Configure()和操作函数ADS_SetReg()和ADS_ReadData()。

2、实现配置函数，在配置函数中打开外设的时钟，本次用到的外设就是SPI和IO口，所以就需要打开相应外设的时钟。配置外设参数，本次用到了SPI和IO口，就需要配置SPI的工作参数和IO的模式参数等等。

3、实现操作函数，在实现操作函数之前，先需要把两个操作函数中公用的部份抽留出来，写成1个独立的函数，供两个函数调用。本次两个操作函数，不论是配置芯片寄存器还是读取转换值，都需要1个发送数据的公共函数，同时这个函数还要能回SPI MISO线上的数据，这个函数以下

这个函数的作用就是通过SPI接口发送1个字节数据，同时返回SPI MISO线上的数据。有了这个函数的支持，我们就很容易实现操作函数ADS_SetReg()，由于ADS1118芯片只有1个读写寄存器，宽度为16位，写的顺序我们通过数据手册知道是MSB、LSB。那末我们只需要按时序，把16位寄存器的值依照高8位和低8位顺序，调用SPI1_SendByte()发出便可，实现以下

ADS_CSL和ADS_CSH两个宏只是操作IO口将ADS1118芯片的CS线拉高或拉低。

最后再实现ADS_ReadData()函数，这个函数实现思想就是依照读时序图，发送两次CONFIG MSB、CONFIG LSB，同时在MISO数据线上读回数据，函数的实现以下

在这里额外说明1下，在读取数据的时候，芯片要求发送两次CONFIG MSB、CONFIG LSB，其实这个CONFIG MSB、CONFIG LSB值可以随意写，由于在配置寄存器中，有两个位来决定本次的配置数据是不是写入寄存器，我们只需要保证该位不是01便可，由于数据不会写入寄存器。既然不会写入寄存器，那为社么还要写这些数据，这就和SPI的特性有关了，由于SPI传输数据时，不像串口那样有双方约定好的波特率，传输的速率取决于SCLK时钟线，双方在SCLK的上升沿或降落沿读取数据，这样通过数据线和时钟线的配合，双方才能读取到正确的数据。如果是主机给从机发数据，那末只需要主机控制好时钟线，将数据发出便可（这也是为何SPI可以通过普通IO口摹拟的缘由），如果主机要从从机读数据，从机是没法控制时钟线的，所以就需要主机发送1帧无效的数据，产生时钟信号，然后从机就有了时钟信号，“趁机”把数据从MISO线上发给主机。

这样驱动代码就算是写完了，我们只需要依照寄存器各个位的说明，结合你自己的接线方法、控制要求写出各个位的值，然后组成1个16bit的数据，假定依照控制要求，终究写成的数据是0XC2EB，那末我们在需要处调用ADS_SetReg(0XC2EB)，就会将配置的这些值写进芯片的寄存器。假定数据转换结束，我们再调用ADS_ReadData()函数，转换的结果依照MSB、LSB的顺序保存在buf中。

为了更有说服力，看1下实验现象，首先将0XC2EB的值写进芯片的寄存器，为了直观起见，看1下示波器上的信号。黄色为时钟线，蓝色为数据线

降落沿读数据，第1张图可以非常清楚地看到0XC2，第2张图可以看到0XEB。

电压表上读到的电压值，

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

最后总结1下：ADS1118虽然比较简单，但是还是大体说明了1般的流程，别的芯片复杂的只是寄存器变多，功能变复杂，时序变复杂，只要细细的读数据手册，寄存器和时序图，稳扎稳打，创造出属于自己的驱动代码还是很容易的，