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本设计采用MCU S9KEAZ128通过硬件I2C与外部ADC芯片

作者:旋乐吧  日期:2025-11-28  浏览:  来源:旋乐吧网站

本设计采用MCU S9KEAZ128通过硬件I2C与外部ADC芯片ADS1015通信,将ADS1015作为从机进行读取。总体上分为两大部分:硬件I2C中断状态的判定与数据处理流程,以及将MCU读取的ADC数据映射成ADS1015的在端数据的换算关系。

一、硬件I2C中断状态判定要点

- 起始信号与停止信号的检测:通过中断标志位判断起始位是否到来,以及停止位是否产生。在停止位检测阶段,如接收到数据,需要对寄存器值进行判定以确认最近的一次传输已完整完成。

- 主机读写模式的识别:在通信过程中需判断主机当前是执行读操作还是写操作,以决定后续数据的处理逻辑和寄存器访问方向。

- 中断标志的清除与状态确认:在主机完成一次字节传输后,状态寄存器用于确认信号是否被从机正确接收;当主机进入ACK/NACK阶段后,从机需适时释放SDA线以进入下一传输阶段。

二、数据处理与通信流程

- 通信整体流程分为配置阶段与数据获取阶段:

- 配置阶段:主机向从机寄存器0x01写入通道配置信息,例如选择通道的字节对(如对应通道的编码0xE3 0x83代表某一通道)。写入完成后,从机通常会对该通道进行确认,并将配置信息回传给主机以作对照。

- 数据获取阶段:主机再次从从机读取寄存器0x01,以获取当前的通道配置对应的AIN_H、AIN_L(高位/低位)信息,随后读取数据寄存器0x00以得到转换结果的MSB和LSB。若需要持续读取同一通道的数据,可以重复上述步骤;若要切换通道,则重新执行配置阶段的写寄存器操作并相应读取新通道的数据。

- 具体的寄存器读写顺序要点:

- 主机通过向寄存器0x01写入通道选项来选择待测通道。

- 主机读取寄存器0x01,以确认当前选中的通道及其AIN_H、AIN_L的配置值。旋乐吧spin8

- 主机再从寄存器0x00读取数据寄存器,获取MSB和LSB,得到该通道的ADC转换结果。

- 实际应用中,可通过逻辑分析工具观察到的典型数据交互大致呈现“写寄存器-返回配置-再次读取配置-读取数据寄存器”的循环。在一次完整的主从机交互中,主机通过I2C完成通道配置、确认配置以及读取转换结果的全过程。

三、如何将MCU读取的ADC数据映射成ADS1015的从机数据

- 目标是确保两者在相同输入电压下输出的数值具有一致的物理意义。以ADS1015为例,它是12位分辨率、4.096V满量程的单端输入,MCU侧通常以3.3V参考进行12位采样。

- 两者的计数值与电压的关系为:

- MCU端:MCU_adc_value ≈ (V_input / 3.3V) × 4096

- ADS1015端:ADS1015_value ≈ (V_input / 4.096V) × 2048

- 由上式可得,若输入电压相同,则两端的数值是线性相关的,映射关系大致为:

ADS1015_value ≈ (MCU_adc_value / 4096) × 3.3 × (2048 / 4.096)

约等于 0.402 × MCU_adc_value

- 换言之,若MCU读取一个ADC计数值,双端在同一输入下的等效ADS1015计数值大概是该值的约0.402倍。这个系数用于把MCU侧的读数转化为ADS1015在端的数据,便于在系统中统一处理或进行后续的比对与校准。

以上内容聚焦在通过I2C将ADS1015接入为从机的实现要点、通信流程的要点以及跨设备数据映射关系的要点描述,便于在实际设计和调试中按此逻辑进行实现与验证。

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