STC32驱动TM7707的24位ΣADC开源教程

电子D***

开题之前先给大家看一段花絮，背景是我在一家店买了个TM7707的模块，再调驱动的时候ADC数值一直和我的理论值有极大地偏差，最后一点点定位到了错误的地方，发现就是店家的示例代码的问题，然后我去找店家据理力争：（图1是店家自信的回复，图2是店家提供的示例代码，图3是24位adc的三个8位数据按照店家代码的合并过程）

       

当然，最后店家也意识到了问题，已经及时把示例代码改正了！（说实话我还是比较喜欢这里这个老板这里桀骜不驯，迷之自信的态度的哈哈~）

有人可能说为什么单片机内部明明有有ADC了，这里还要外挂一个ADC芯片呢？
因为STC内部虽然有一个12位真有效值的ADC，且可以用过采样的办法实现更高的位数，但是对于一些微小的电压信号就不太好检测，其次有些场合他对ADC分辨率有硬性的要求（例如一定检测范围内的分辨率按照实际的位数换算下来有14位，然而器件本身只要12位的ADC，认证机构的老师就不会认可你做这个方案），所以对ADC就有了自带PGA和高精度的要求，所以这里外挂一个ADC是一个比较好的办法，当然方法不唯一。

这里首先来看下他天花乱坠的介绍，首先我们用的是TM7707,和TM7708只有少了一个通道的区别，其次他支持5V和3.3V供电，这点比较人性化，其次TM7707有两个差分通道，24位的精度，1~128倍的PGA增益，看下来绝对满足很多日常使用了。

先来看下这个模块（这里用的是淘宝店铺名为 “渡河蚂蚁电子工作室” 的模块）和模块的原理图：

当然这个原理图比较简单，可以自己对照手册去看下每个引脚的含义，这里就不多介绍了，只有特别注意的就是这个基准电压源是2.5V的，也就是这个ADC的测量范围就是0-2.5V。

   模块            单片机
TM7707_CS     <>    P4^6;        
TM7707_RESET  <>    P4^5;        
TM7707_DIN    <>    P4^0;        
TM7707_SCK    <>    P4^3;        
TM7707_DOUT   <>    P4^1;        
TM7707_DRDY    <>    P4^7;        
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接线方式如上所示~用的STC32G单片机内部的硬件SPI，自己移植到自己项目的时候一定要注意引脚，如果移植到了没有硬件SPI的引脚的话要把代码改为软件模拟SPI的方式驱动！！

硬件解决了，那么下面来看软件，这个模块非常的简单，只有很少的几个寄存器，这里直接一个个看下来了：

1.通信寄存器：（所有寄存器的选择都是通过这个寄存器为枢纽来选择的~放在早些年这就算是个哨兵！）

可以看到最高位b7是忙碌标志位，b6-b4是寄存器选择位，b3是读写位，b2等待模式模，b1-b0是通道选择位，这里特别要注意的就是通道选择位：

基于这个通道选择位，我们可以直接在代码里增加如下的宏定义来给我选择,这样可以保证寄存器出错的概率降到最低:

#define REG_COMM      0X00                                                                                 // 通信寄存器 
#define REG_SETUP     0X10                                                                                 // 设置寄存器 
#define REG_CLOCK     0X20                                                                                 // 时钟寄存器 
#define REG_DATA      0X30                                                                                 // 数据寄存器 
#define REG_ZERO_CH1  0X60                                                                                 // CH1 偏移寄存器 
#define REG_FULL_CH1  0X70                                                                                 // CH1 满量程寄存器
#define REG_ZERO_CH2  0X61                                                                                 // CH2 偏移寄存器 
#define REG_FULL_CH2  0X71                                                                                 // CH1 满量程寄存器 
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相应的读写位和通道选择位也可以用宏定义来选择：

#define WRITE         0X00                                                                                // 写操作 
#define READ          0X08                                                                                // 读操作 

#define CH_0          0                                                                                         // 通道0 
#define CH_1          1                                                                                         // 通道1 
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2.设置寄存器（主要是校准模式、增益选择、极性选择）

这里先来看模式：

这里的四种模式就可以用宏定义写成这样的格式：

#define MD_NORMAL          (0 << 6)                                                                        // 正常模式 
#define        MD_CAL_SELF          (1 << 6)                                                                        // 自校准模式 
#define        MD_CAL_ZERO          (2 << 6)                                                                        // 校准0刻度模式 
#define        MD_CAL_FULL          (3 << 6)                                                                        // 校准满刻度模式 
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相对应的增益也可以看下手册的介绍：

增益的宏定义就可以这么写：

#define        GAIN_1                  (0 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_2                  (1 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_4                  (2 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_8                  (3 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_16                  (4 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_32                  (5 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_64                  (6 << 3)                                                                        // 增益 
#define        GAIN_128          (7 << 3)                                                                        // 增益 
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极性和缓冲器和滤波器的定义如下图所示:

这里的宏定义就可以这么写：

#define        BIPOLAR                  (0 << 2)                                                                        // 双极性输入 ，无论双极性还是单极性都不改变任何输入信号的状态，它只改变输出数据的代码和转换函数上的校准点
#define        UNIPOLAR          (1 << 2)                                                                        // 单极性输入 
                                                                                                                                
#define        BUF_NO                  (0 << 1)                                                                        // 输入无缓冲（内部缓冲器不启用) 
#define        BUF_EN                  (1 << 1)                                                                        // 输入有缓冲 (启用内部缓冲器) 
                                                                        
#define        FSYNC_0                   0                                                                            // 启用滤波器同步 
#define        FSYNC_1                   1                                                                            // 不启用滤波器同步 
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3.数据寄存器（24位的数据可以从这里读出来，只读寄存器）

当然这个寄存器的数据就是高位在前，低位在后，一共三个字节的数据。

相对重要的几个寄存器就是上面的这些，当然其实还有几个寄存器，如果需要的话也可以去看看。

经过上面的梳理，其实初始化就变的特别简单了

//========================================================================
// 函数名称: TM7707_InitADC
// 函数功能: 配置SPI接口，用于连接 TM7707
// 入口参数: 无
// 函数返回: 无
// 其他说明: 
//========================================================================
void TM7707_InitADC(void)
{
        SPI_Init1();
        
        TM7707_CS = 0;
        TM7707_Delay_ms(10);                                                                                                         // 延时10MS
        TM7707_RST();                                                                                                                         // 硬件复位
                                                                                                
                                                                                                                
                                                                                                
        TM7707_Delay_ms(5);                                                                                                             // 延时10MS 在接口序列丢失的情况下，如果在DIN 高电平的写操作持续了足够长的时间（至少 32个串行时钟周期），TM7707 将会回到默认状态
        TM7707_SyncSPI();                                                                                                                 // 同步TM7707 SPI时序
        TM7707_Delay_ms(5);                                                                                                             // 延时10MS

        TM7707_WriteByte(REG_CLOCK | WRITE | CH_0);                                                                // 先写通信寄存器，下一步是写时钟寄存器 
        TM7707_WriteByte(CLKDIS_0 | CLK_4_9152M | FS_50HZ);                                                // 4.9152MHZ晶振 刷新速率50Hz

        
        TM7707_CalibSelf(0);                                                                                                         // 内部自校准 CH0  每次上电进行一次自校准 
        TM7707_Delay_ms(10);                                                                                                         // 延时10MS
        TM7707_CalibSelf(1);                                                                                                         // 内部自校准 CH0 
        TM7707_Delay_ms(10);                                                                                                         // 延时10MS
}
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1.先打开片选并复位，主要就是rst引脚拉低一会儿即可

2.同步时序，也就是直接发5个0XFF给模块

3.选择时钟和刷新率

4.自校准

注意这里的校准用的是内部的校准~

校准方法如上图所示，看上面文字一大堆，其实代码就非常简单：

//========================================================================
// 函数名称: TM7707_CalibSelf
// 函数功能: 启动自校准. 内部自动短接AIN+ AIN-校准0位，内部短接到Vref 校准满位。此函数执行过程较长，实测约 180ms
// 入口参数:  @ch：ADC通道，1或2
// 函数返回: 无
// 其他说明: 
//========================================================================
void TM7707_CalibSelf(u8 ch)
{
        if(ch == 0)                                                                                                                                // 选择通道0
        {                                                                                                                                                  // 自校准CH0 
                TM7707_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_0);                                                        // 写通信寄存器，下一步是写设置寄存器，通道0
                TM7707_WriteByte(MD_CAL_SELF | CH1_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0);                // 启动自校准 
                TM7707_WaitDRDY();                                                                                                        // 等待内部操作完成  --- 时间较长，约180ms 
        }
        else if(ch == 1)
        {                                                                                                                                                // 自校准CH1 
                TM7707_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_1);                                                        // 写通信寄存器，下一步是写设置寄存器，通道0 
                TM7707_WriteByte(MD_CAL_SELF | CH2_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0);                // 启动自校准 
                TM7707_WaitDRDY();                                                                                                         // 等待内部操作完成  --- 时间较长，约180ms 
        }
}
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直接选择设置寄存器，在按正常采集的配置设置一下，开启校准就可以了。

上面的都是初始化的配置，然后是正常的adc采集：

//========================================================================
// 函数名称: TM7707_ReadADC
// 函数功能: 读取ADC指定通道的数据
// 入口参数: 无
// 函数返回: 返回的24位adc数据
// 其他说明: 
//========================================================================
u32 TM7707_ReadADC(u8 ch)
{
        u32 ADC_V;
        u8 i,a,b,c;


        for(i = 0;i < 2;i++)                                                                                                        // 为了避免通道切换造成读数失效，读2次 */
        {
                TM7707_WaitDRDY();                                                                                                        // 等待DRDY口线为0 

                if(ch == 0)
                {
                        TM7707_WriteByte(0x38);        
                }
                else if(ch == 1)
                {
                        TM7707_WriteByte(0x39);
                }

                a = TM7707_Read1Byte();
                b = TM7707_Read1Byte();
                c = TM7707_Read1Byte();

                ADC_V = a;
                ADC_V = ADC_V<<8|b;
                ADC_V = ADC_V<<8|c;
        }
        
        return ADC_V;
}

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代码如上，其实就是读取那个寄存器的三个字节的数据，回到开头的问题，其实读取的三个字节分别是

而不是像他那样的中间跳过了八个位的！

最后看到主函数：

//========================================================================
// 函数名称: main
// 函数功能: 主函数
// 入口参数: 无
// 函数返回: 无
// 其他说明: 
//========================================================================
void main(void)
{
        u32 ADCVAL;
        
    WTST = 0;                                                                                                          // 设置程序指令延时参数，赋值为0可将CPU执行指令的速度设置为最快
    EAXFR = 1;                                                                                                         // 扩展寄存器(XFR)访问使能
    CKCON = 0;                                                                                                         // 提高访问XRAM速度
                                                                                                                                   
    P0M1 = 0x00;   P0M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P1M1 = 0x00;   P1M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P2M1 = 0x00;   P2M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P3M1 = 0x00;   P3M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P4M1 = 0x00;   P4M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P5M1 = 0x00;   P5M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P6M1 = 0x00;   P6M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
    P7M1 = 0x00;   P7M0 = 0x00;                                                                   // 设置为准双向口
                                                                                                                                   
        usb_init();                                                                                                  // USB CDC 接口配置
                                                                                                                                   
        TM7707_StartADC();                                             
                                                                                                                                   
        EA = 1;                                                        
        TM7707_Delay_ms(1000);                                                                                 // 延时100MS
                                                                                                                                   
                                                                                                                                   
    while(1)                                                       
    {                                                              
        if(DeviceState != DEVSTATE_CONFIGURED)                                  // 等待USB完成配置
            continue;                                              
                                                                                                                                   
        if (bUsbOutReady)                                          
        {                                                          
            //USB_SendData(UsbOutBuffer,OutNumber);                          // 发送数据缓冲区，长度
            usb_OUT_done();                                                                            // 接收应答（固定格式）
        }
                /*****************************************数据采集和发送处理************************************/                
                ADCVAL   = TM7707_ReadADC(0);
                printf("通道1电压：%.5f\r\n",ADCVAL*2.5/(16777216UL));
                TM7707_Delay_ms(100);                                                                         // 延时1000MS
    }
}
复制代码

这里增加了和cdc的串口打印结果，0.1秒打印一次，方便我们观察，

数字电源设置为1V的时候，采集的数据如上

数字电源设置为1.5V的时候，采集的数据如上

数字电源设置为2V的时候，采集的数据如上

当然这个还只是没有标定的结果，其实也能看出他在电压稳定的情况下的数据波动基本都在0.0005V以内，非常的稳定！

完整代码代码还是群文件自行下载，有问题随时交流~

N***

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xujib***

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gz***

小商家的逻辑：不要问，问了就是你的错

电子D***

gzlai 发表于 2023-11-15 14:23
小商家的逻辑：不要问，问了就是你的错

哈哈哈

j***

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hhh***

楼主可以测试一下TM7707真实ADC位数吗？直接测1.5V干电池电压，连续测20次，看看原始ADC数据的稳定性，手册的数据是17位。

电子D***

hhh402 发表于 2023-11-29 09:27
楼主可以测试一下TM7707真实ADC位数吗？直接测1.5V干电池电压，连续测20次，看看原始ADC数据的稳定性，手册 ...

这么测没啥意义，17位ADC吹口气都得抖多少位了，再其次电源线，杜邦线，模块走线什么的都会影响精度的，具体的还是得看你的电路设计和防护措施、

hhh***

只看稳定性，不看精度，也可以看出普通接法的稳定性，如果连17位都达不到，这个24位ADC就太差了。

Snapd***

哈哈，看了两遍代码才看出是咋回事来，第一眼很难定位到问题。