ai8051u控制adc采集数据 通讯方法为i2c协议与官方usb通讯

youzai***

大佬们好，我前几天在网站上发布了一篇帖子求解答代码问题的，这几天回去用示波器排查了一下时序，发现时序与采集信号可以对上，但是单片机时常无法准确采到数据，想再次请教可能是什么原因，求解答，感谢。


以下贴上部分示波器图片和电脑端采集到的数据，以及个人根据时序图解析出来的数据，解析出来的数据是符合通讯要求，并且能得到所设定值的。

0.2V

0.2V

0.2V

0.3V

0.3V

0.3V

2V

2V

2V

以上为设定值与采集结果直观对比，下面给出示波器采集到的图像



根据以上信息解读出来一串二进制数如下：

-0.2V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01111010 0 11010110 0 11000000  1
-0.2V：0（起始） 01001000（地址+写） 0（应答位） 10110000（通道选择：10+使能+单通道+0端采集） 0（应答） 10（重复起始） 01001001（地址+读） 0（应答） 01111010 0（应答） 11010110 0（应答） 11000000  1（停止）后24bit为ADC传出数据。

0.5V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10001100 0 11100011 0 01000000 1

-0.5V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01110101 0 00110100 0 10000000 1

0.8V ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10010100 0 10011011 0 01000000 1

1.2V ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10011110 0 11101010 0 01000000 1

-1.2V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01110100 0 10000110 0 10000000 1

1.5V ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10100110 0 10100011 0 00000000 1
1.5V ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10100110 0 10100010 0 11000000 1

-1.5V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01110100 0 10010101 0 00000000 1

1.8V ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10101110 0 01011110 0 00000000 1

1V    ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10011001 0 11000100 0 01000000 1

2.3V ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10111000 0 01000000 0 10000000 1

-2.3V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01110100 0 11010111 0 00000000 1

-2.5V：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01110100 0 11101001 0 11000000 1

2V    ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 10110011 0 10000101 0 11000000 1

-2V   ：0 01001000 0 10110000 010 01001001 0 01110100 0 10111100 0 10000000 1


根据数据手册解算adc发出的数据，是可以得到设定的电压值的，因此我个人认为i2c通讯协议或许不存在问题，但是单片机无法稳定采集到数据，并且示波器中出现了很多奇怪的刺，这些刺并不干扰到时序，因为并没有在时钟周期上出现。我暂时不知道他们是什么，但是在偶然间断开adc时，出现了示波器图片最后那一张图，我认为可能是adc电路硬件上做的不好导致的。

我现在的问题是通讯不稳定是硬件导致的还是代码没写好？至少i2c应该不存在问题，那是否是usb通信存在问题？还是说这俩个通讯没有调和好？比如说中断优先级没有设定好
另外i2c协议在adc发送数据时，为什么也要每8bit就加入一个应答位？我在软件上并没有实现，这可能是硬件上的特性，但我并不知道为什么，有没有比较权威的解释呢？

国芯人***

您好，感谢您的详细描述和附上的示波器截图与数据。根据您提供的信息，AI8051U作为主控芯片，通过I²C协议与ADC模块进行通信，并通过USB与上位机进行数据交互，整体架构是可行的。但您提到单片机时常无法准确采集到数据，这可能涉及多个方面的问题，以下从硬件、软件、时序及通信稳定性等方面进行分析：

一、硬件层面的可能问题

1. 电源稳定性  
   ADC模块对电源噪声较为敏感，尤其是模拟部分。若供电不稳定或存在干扰，可能导致ADC采集结果异常。建议使用低噪声电源，并在电源入口处增加滤波电容（如10μF陶瓷电容+0.1μF电解电容）。

2. I²C总线电平匹配  
   AI8051U与ADC之间是否使用了合适的电平转换？若两者电压不一致（例如AI8051U为3.3V，而ADC为5V），需使用电平转换器，否则可能导致通信错误或信号失真。

3. I²C总线布线问题  
   I²C总线应尽量短且避免走线过长或与其他高频信号线并行，以减少电磁干扰。建议采用双绞线或屏蔽线，并确保SCL和SDA线上有适当的上拉电阻（通常为4.7kΩ）。

二、软件与驱动配置问题

1. I²C通信时序设置  
   AI8051U的I²C驱动程序中，是否正确设置了通信速率？若设置过高，可能导致时序误差；若过低，则可能影响实时性。建议根据ADC模块手册设定合适的I²C频率（如100kHz或400kHz）。

2. ADC寄存器配置错误  
   检查ADC的寄存器配置是否正确，包括通道选择、采样率、分辨率、模式（单次/连续）等。若配置错误，可能导致采集数据异常或无法读取。

3. 中断或轮询机制问题  
   若使用中断方式读取ADC数据，需确保中断响应及时且无冲突；若使用轮询方式，需确保查询间隔合理，避免漏读或重复读取。

三、通信稳定性与数据解析问题

1. I²C通信丢包或误码  
   虽然示波器显示的时序符合要求，但可能存在通信过程中出现的误码或丢包现象。建议在代码中加入CRC校验或重传机制，提升通信可靠性。

2. 数据解析逻辑错误  
   您提到已根据时序图解析出数据，但需确认解析逻辑是否正确，尤其是数据位顺序（MSB/LSB）、地址位、控制位等是否处理得当。若解析错误，即使通信正常，也可能导致数据错误。

3. USB通信延迟或缓冲问题  
   若通过USB与上位机通信，需检查USB驱动是否稳定，是否存在缓冲溢出或接收延迟问题。建议在上位机端使用可靠的数据接收机制（如异步接收、数据包校验等）。

四、其他可能因素

1. ADC模块自身问题  
   可能存在ADC模块本身故障或温度漂移等问题，建议更换测试模块或使用其他设备进行对比验证。

2. 环境干扰  
   高频噪声、电磁干扰等也可能影响ADC采集精度，建议在实验室环境下进行测试，排除外部干扰因素。

3. 软件调试工具限制  
   如果使用的是开发板或仿真工具，可能由于工具本身的限制导致数据采集不稳定。建议使用实际硬件进行最终验证。

五、建议排查步骤

1. 逐步验证通信流程  
   从最基础的I²C通信开始，依次验证地址读写、寄存器配置、数据读取等功能，确保每一步都正常。

2. 添加调试输出  
   在关键节点（如发送地址、读取数据前）打印调试信息，帮助定位问题发生的位置。

3. 使用逻辑分析仪辅助分析  
   若示波器仅能查看波形，建议使用逻辑分析仪进一步分析I²C通信的时序与数据完整性。

4. 参考官方文档与例程  
   查阅AI8051U与ADC模块的官方文档，确认是否有特殊配置要求，并参考其提供的示例代码进行比对。

综上所述，AI8051U与ADC之间的通信问题可能由多种因素引起，建议从硬件连接、软件配置、通信稳定性等多个维度进行系统性排查。若您愿意提供具体的代码片段或更详细的时序图，我们可以进一步分析具体问题所在。

如有其他技术问题，欢迎继续交流。祝您项目顺利！

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

yao眼***

您的问题已经帮您反馈给技术，稍后会有回复，耐心等待下

erci***

请问楼主上一篇问题是哪个帖子？


单看这个帖子里，为什么不单个外设独立调试完成后再联调，ADC\USB\I2C这些没道理会互相干扰~

1L示波器里是I2C的SDA和CLK吗？为什么最后一张图感觉一个工作在0~5V，一个感觉在0~3.3V?

erci***

关于ACK可以搜索I2C总线规范看看:
I2C-bus specification and user manual

Debu***

黄色波形上升沿慢，应该是I2C时钟，I2C时钟是单向的信号，不存在电平冲突或释放总线的问题，I2C主机，IO模式要设置推挽

youzai***

erci*** 发表于 2025-8-15 14:22
请问楼主上一篇问题是哪个帖子？

你好，因为上一篇帖子有很多代码，所以没有重复发。另外示波器里是SDA和SCL，他们是同在5
V电压的，但是没有同时显示各自的纵轴

王***

可以将代码和硬件电路图部分一并贴出吗？ADC部分如果容易受到干扰，可以尝试将采样时间拉到最大。因为单片机ADC_Verf引脚是和VCC连接在一起的，所以需要给VCC多挂几个大电容+小电容的组合来消除电压尖峰。因为ADC是依照参考源电压给出数据的，如果参考源受到干扰，那么就会导致ADC出现值的突变

youzai***

erci*** 发表于 2025-8-15 14:22
请问楼主上一篇问题是哪个帖子？

使用ai801u通过硬件i2c沟通外部adc采集电压信号，最终将数据通过usb传入pc端
https://www.stcaimcu.com/thread-19594-1-1.html
(出处: 国芯人工智能技术交流网站)

youzai***

王*** 发表于 2025-8-15 15:21
可以将代码和硬件电路图部分一并贴出吗？ADC部分如果容易受到干扰，可以尝试将采样时间拉到最大。并且给ADC ...

使用ai801u通过硬件i2c沟通外部adc采集电压信号，最终将数据通过usb传入pc端
https://www.stcaimcu.com/thread-19594-1-1.html
(出处: 国芯人工智能技术交流网站)
你好，因为东西太多，所以在之前先发了一个帖子写代码的，烦请大佬帮忙看一下，感谢你