
01前言 某客户开发一款高精度工业测量仪器,打算使用 STM32H7+外置高精度 ADC 采样的分离方案来实现。客户选取了一款所属行业内比较通用的 ADC 采样芯片。在读取该 ADC 芯片手册后,客户发现该款 ADC 采样芯片使用 MCU 标准 SPI 与之通信存在问题,手册里面也推荐使用 DSP/FPGA 的来实现,客户一下就犯难了。为了降低成本和开发周期,客户想使用 MCU 来替代 DSP/FPGA 与 ADC 采样芯片的高速通信。 2 N( n) z% N) {( h( a% r 02现场调研与问题分析 9 D. l) y% f0 |% }+ t7 | 根据客户提供的信号采集板上使用的 ADC 数据手册及现场反馈: 1.该 ADC 转换芯片 DataSheet 提供的通信接口参考设计如下: % p8 d1 a n2 I1 t* f. F- F ![]() # R% G$ g# N' ?; N4 K0 { 2. 该 ADC 采样芯片工作于 Master 模式,DSP/FPGA 工作于 Slave 模式,其通信时序如下 图所示。 在 DRDY 信号的下降沿通过 DOUT0~DOUT7 引脚将数据输出到 DSP/FPGA。客户使用 STM32H7 的 SPI Slave 模式与该 IC 进行通信,采用 Software NSS 工作模式来接收 Master 的数据。 2 z. n i" D8 p: t# e; Y& l' r, y ![]() 在连续采样模式下(Master 不间断采样),STM32H7 接收数据正常,其通信时序如下图所示。7 S2 ~7 A0 m& x7 m, X' c ![]() / K3 u$ O1 W+ E& _! I 但是,当 Master 停止采样时,DCLK 仍然会一直工作发出工作时钟。此时,STM32H7 的 SPI 做 Slave 在 Stop 期间仍然会收到数据(无效干扰数据)。此数据会造成 Slave 端接收数据失序,如下图所示。 ]" A h7 y& _ ![]() ; t' ]# Y0 F# N' o 03问题分析与解决 显然使用标准 SPI 与该芯片进行通信是行不通的,再次聚焦到客户 DRDY 信号并未使用和充分利用,能否利用 DRDY 信号来滤除 Stop 期间的干扰信号呢? 笔者也再次查阅 RM 后发现 STM32H7 的 SPI NSS 脉冲模式(RM 中称为 TI 模式)。在本文中统称为 NSS 脉冲模式,STM32H7 的 NSS 脉冲模式其核心要点如下:( v* M) ?; ?8 ?' s7 N) }5 w2 w 1. 通过设置 SPI_CFG2 寄存器的 SP[2:0]位来使能 SPI 工作在 NSS 脉冲模式,当 SPI 工作于 脉冲模式时,SCK 和 SS 引脚的信号极性、相位、字节序是固定的,不需要配置 CPOL, CPHA, LSBFRST, SSOM, SSOE, SSIOP 和 SSM 相关寄存器位。" m& i4 t8 o* a 3 S' S6 J6 i( y 2. SPI NSS 脉冲模式通信时序如下图,与标准 SPI 通信相比差异如下:3 n4 U2 h/ {* n* _8 K' X T5 ?* R 启动数据传输前,NSS 会被拉高并维持一个时钟周期(NSS 脉冲)。) G! q2 w9 m+ j6 e- F# j, b 数据帧的传输过程起止于 2 个 NSS 脉冲之间(前一帧 LSB 开始拉高 SS,前一帧 LSB 结束后 拉低 NSS 开始下一帧传输)。 7 ]' N! g8 B% M2 a! [" G 在时钟 SCK 的上升沿开始发送数据,在时钟 SCK 的下降沿进行采样和接收。 所以,STM32H7 的 SPI 的 NSS 脉冲模式时序刚好与该 ADC 芯片是匹配的。 6 @# h2 D6 }; x+ a7 g, q& R ![]() 4 \0 }2 D. V' [6 Y# g 那么我们将客户的接法进行改进,并配置 STM32H7 的 SPI 工作于 NSS 脉冲模式,经过客户反复验证工作正常。 ![]() 转载自: STM32- }5 m8 L7 J# }( U 如有侵权请联系删除 5 d1 l; P8 q [1 X& Q1 S! ? |
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