一、AD7124-8模塊簡介

AD7124-8 是一款高精度、低功耗的 24 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），內(nèi)置多種模擬前端功能，專為高精度傳感器測量等應(yīng)用設(shè)計。它支持最多 8 路差分輸入，也可配置為最多 16 路偽差分輸入，適用于多通道數(shù)據(jù)采集。

產(chǎn)品特性

1. 高精度低噪聲：內(nèi)置 24 位 Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC，具備極低的輸入噪聲。可直接連接微弱信號，無需額外前級放大。
2. 靈活的功耗模式：提供三種功耗模式（低功耗、普通、全速），可根據(jù)需求權(quán)衡功耗、速度和噪聲性能。
3. 豐富的濾波器和采樣配置：支持多種數(shù)字濾波器，包括可同時抑制 50Hz 和 60Hz 工頻干擾。低速采樣時抑制能力可超過 80 dB，適合工業(yè)信號處理。
4. 集成度高：
   • 精密低漂移參考電壓源（或支持外部參考）
   • 可編程電流源（適合橋式傳感器激勵）
   • 偏置電壓產(chǎn)生器（可自動偏置至 AVDD/2）
   • 內(nèi)部或外部時鐘支持
   • 通道間低功率切換控制（節(jié)省功耗）
5. 多通道處理：內(nèi)置通道掃描功能（最多支持 16 通道），可以自動輪詢采樣多個輸入通道；每個通道都可以分配不同的配置（增益、采樣率、濾波器、參考源等）；
6. 提供完整診斷功能：循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)、信號鏈檢查和串行接口檢查。

二、模塊管腳說明

其中，AVSS與GND相連。8路差分通道分別為AIN0-AIN1，AIN2-AIN3，AIN4-AIN5，AIN6-AIN7，AIN8-AIN9，AIN10-AIN11，AIN12-AIN13，AIN14-AIN15，AINx：x為偶數(shù)，則正信號輸入，反之負(fù)信號輸入。

三、功能框圖和時序圖

信號轉(zhuǎn)換時序：

信號讀取時序：

四、主要寄存器說明

1. ADC_CONTROL寄存器（0x01）：用于設(shè)置 ADC 的工作模式（如連續(xù)采樣）、功耗模式、參考電壓源、時鐘源等。其中，DATA_STATUS為狀態(tài)寄存器內(nèi)容傳輸?shù)氖鼓芪?。可以將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容附加到AD7124-8的每次轉(zhuǎn)換結(jié)果。使能多個通道時，此功能很有用，因?yàn)闋顟B(tài)寄存器可確定哪一通道與數(shù)據(jù)寄存器值對應(yīng)。每次輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果時，都會附加狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。DATA_STATUS置1后，狀態(tài)寄存器的內(nèi)容將與每次從數(shù)據(jù)寄存器讀取的數(shù)據(jù)一同傳輸。
   
   
2. IO_CONTROL_1寄存器（0x03）：用于控制 I/O 引腳（如 PSW 開關(guān)、REF 緩沖區(qū)、燒斷電流檢測等）。
   
3. ID寄存器（0x05）：讀取設(shè)備ID，SPI寫入命令0x40為讀寄存器，讀ID為0x05，故寫入0x45就可以讀出ID。
   
4. CHANNEL通道寄存器（0x09~0x18）：置通道(AINP輸入和AINM輸入)，使能或禁用通道，以及選擇設(shè)置。設(shè)置可從用戶定義的8種不同選項(xiàng)中選擇。當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換時，它會自動遍歷所有使能的通道。如果需要，用戶可以在一個序列中對某些通道多次采樣。此位，用戶還可以將診斷功能包括在序列之中。
   
5. CONFIG配置寄存器（0x19~0x20）：設(shè)置該通道對應(yīng)的：增益、基準(zhǔn)源、輸入緩沖等。
   
   
6. FILTER濾波器寄存器（0x21~0x28）：設(shè)置數(shù)字濾波器類型（SINC3/SINC4等）、采樣速率（輸出數(shù)據(jù)速率）。
   
7. 數(shù)據(jù)寄存器（0x02）：用于存儲ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果，采樣結(jié)果在這里輸出。
   

采集信號流程的簡要流程：1，2，3寄存器為初始化階段，配置ADC工作模式，4，5，6寄存器配置輸入通道階段，7寄存器讀取數(shù)據(jù)階段。

五、模擬信號輸入說明

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊描述，模擬輸入信號范圍是由基準(zhǔn)電壓源和增益決定。如2.5V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，設(shè)置增益為1，則差分輸入信號范圍為±2.5V。其中，又因?yàn)锳INx輸入范圍要在[AVSS，AVDD]之間，板子是單電源輸入且看原理圖，AVDD接了3.3V，AVSS接了GND，即[AVSS，AVDD]=[0，3.3V]，即AINx輸入信號要輸入正信號。

所以由模擬輸入信號范圍和AINx輸入信號范圍來決定AINx具體輸入電壓信號范圍。如差分輸入信號范圍為±2.5V，那么AINx輸入電壓信號要在[0V，2.5V]之間。測量最大正差分值+2.5V，則AIN0接2.5V，AIN1接0V，最大負(fù)差分值-2.5V，則AIN0接0V，AIN1接2.5V。

六、STM32F103驅(qū)動AD7124采集信號

1. 準(zhǔn)備工作

STM32F103C8T6開發(fā)板、AD7124采集模塊、USB轉(zhuǎn)TTL、輸入信號源。

2. 引腳接線

AD7124-8 模塊程序說明

1. 讀取 AD7124-8 ID 結(jié)果為 0x1x，x 為硅版本，例如：0x12、0x14。新批次ID號為0x17。
2. SYNC 為同步輸入，低電平有效，模塊單獨(dú)工作時，應(yīng)確保 SYNC 為高電平或懸空。
3. 寄存器操作邏輯描述：首先寫入通信寄存器，指示讀取或?qū)懭搿⑺僮骷拇嫫鞯刂?，隨后讀取或?qū)懭?1Byte 或 3Byte 數(shù)據(jù)。
4. void LED_TEST(void)函數(shù)控制 AD7124-8 PSW 引腳連接的 LED，可用戶通信調(diào)試。使用該函數(shù)需要把通道初始化注釋掉。
5. 參考程序基于 STM32F103X,時鐘為 72MHz。

3. 代碼示例

AD7124.c

#include "ad7124.h"

void RCC_Configuration(void) 
{    
  ErrorStatus HSEStartUpStatus;
  RCC_DeInit(); 
  RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); 
  HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); 
  if(HSEStartUpStatus == SUCCESS) 
  { 
    FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); 
    FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); 
    RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);  
    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);  
    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); 
    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); 
    RCC_PLLCmd(ENABLE); 
    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) { } 
    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); 
    while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) { } 
  } 
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO |RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); 
} 

void GPIO_Configuration(void) 
{ 
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_0; 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4; 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
} 

void NVIC_Configuration(void) 
{ 
#ifdef  VECT_TAB_RAM   
  NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);  
#else
  NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);    
#endif 
} 

void Delay(vu32 nCount) 
{ 
  for(; nCount != 0; nCount--); 
} 

#ifdef  DEBUG 
void assert_failed(u8* file, u32 line) 
{  
  while (1) { } 
} 
#endif 

void AD7124_8_Reset(void)
{
  AD7124_8_CS_L;
  AD7124_8_DIN_H;
  for(uint8_t a=0;a< 65;a++)//提供大于64個寫操作，復(fù)位AD7124-8
  {
    AD7124_8_SCLK_L;
    Delay(10);
    AD7124_8_SCLK_H;
    Delay(10);
  }
  AD7124_8_CS_H;
}

void LED_TEST(void)//AD7124_8的 PSW 上連接的LED，控制LED閃爍
{
  AD7124_8_CS_L;
  Delay(10);
  AD7124_8_Write(0x03);//寫入 IO_CONTROL_1寄存器，復(fù)位值為0x000000
  AD7124_8_Write(0x00);//寫入3字節(jié) IO_CONTROL_1寄存器值
  AD7124_8_Write(0x80);
  AD7124_8_Write(0x00);
  AD7124_8_CS_H;
  Delay(1000000);//約0.5S延時
  AD7124_8_CS_L;
  Delay(10);
  AD7124_8_Write(0x03);
  AD7124_8_Write(0x00);
  AD7124_8_Write(0x00);
  AD7124_8_Write(0x00);
  AD7124_8_CS_H;
  Delay(1000000);
}

void AD7124_8_INIT(void)//單通道配置
{
  AD7124_8_CS_L;
  Delay(100);
  AD7124_8_Write(0x09);//寫入通道寄存器0  CHANNEL_0  (datasheet Page 86)
  AD7124_8_Write(0x80);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_0配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN0與AIN1
  AD7124_8_Write(0x01);

  AD7124_8_Write(0x19);//寫入配置寄存器0 CONFIG_0；(datasheet Page 88)
  AD7124_8_Write(0x09);//選擇雙極型模式、關(guān)閉檢測電流源、使能REF BUF與AIN BUF，選擇內(nèi)部基準(zhǔn)源，增益配置為+-2.5V；
  AD7124_8_Write(0xf0);
  
  AD7124_8_Write(0x21);//寫入濾波寄存器寄存器，F(xiàn)ILTER_0 (datasheet Page 89)
  AD7124_8_Write(0x06);//使用SINC4 濾波器
  AD7124_8_Write(0x00);
  AD7124_8_Write(0x80);//FS=128,因此數(shù)據(jù)輸出速率 = 614.4K/(32*128)= 150Hz
  
  AD7124_8_Write(0x01);//寫入ADC控制寄存器，ADC_CONTROL (datasheet Page 78)
  AD7124_8_Write(0x09);//使能連續(xù)讀取，使能內(nèi)部基準(zhǔn)，全功率模式，使用內(nèi)部614.4kHz時鐘源，連續(xù)工作模式。
  AD7124_8_Write(0xC0);
}

void AD7124_8_INIT1(void)//多通道配置
{
  AD7124_8_CS_L;
  Delay(100);
  AD7124_8_Write(0x09);//寫入通道寄存器0  CHANNEL_0  (datasheet Page 86)
  AD7124_8_Write(0x80);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_0配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN0與AIN1
  AD7124_8_Write(0x01);
  AD7124_8_Write(0x0A);//寫入通道寄存器1  CHANNEL_1 
  AD7124_8_Write(0x80);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_1配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN2與AIN3
  AD7124_8_Write(0x43);
  AD7124_8_Write(0x0B);//寫入通道寄存器2  CHANNEL_2 
  AD7124_8_Write(0x80);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_2配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN4與AIN5
  AD7124_8_Write(0x85);
  AD7124_8_Write(0x0C);//寫入通道寄存器3  CHANNEL_3
  AD7124_8_Write(0x80);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_3配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN6與AIN7
  AD7124_8_Write(0xC7);
  AD7124_8_Write(0x0D);//寫入通道寄存器4  CHANNEL_4 
  AD7124_8_Write(0x81);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_4配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN8與AIN9
  AD7124_8_Write(0x09);
  AD7124_8_Write(0x0E);//寫入通道寄存器5 CHANNEL_5 
  AD7124_8_Write(0x81);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_5配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN10與AIN11
  AD7124_8_Write(0x4B);
  AD7124_8_Write(0x0F);//寫入通道寄存器6 CHANNEL_6 
  AD7124_8_Write(0x81);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_6配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN12與AIN13
  AD7124_8_Write(0x8D);
  AD7124_8_Write(0x10);//寫入通道寄存器7  CHANNEL_7 
  AD7124_8_Write(0x81);//使能通道，當(dāng)有多個通道被使能時，自動按順序轉(zhuǎn)換；使用CONFIG_7配置當(dāng)前通道。ADC鏈接與AIN14與AIN15
  AD7124_8_Write(0xCF);
  
  //注：在通道寄存器中可指定所使用的配置寄存器（或稱設(shè)置寄存器），配置寄存器與濾波寄存器對應(yīng)關(guān)聯(lián)。
  
  AD7124_8_Write(0x19);//寫入配置寄存器0 CONFIG_0；(datasheet Page 88)
  AD7124_8_Write(0x09);//選擇雙極型模式、關(guān)閉檢測電流源、使能REF BUF與AIN BUF，選擇內(nèi)部基準(zhǔn)源，增益配置為+-2.5V；
  AD7124_8_Write(0xf0);
  
  AD7124_8_Write(0x21);//寫入濾波寄存器寄存器，F(xiàn)ILTER_0 (datasheet Page 89)
  AD7124_8_Write(0x06);
  AD7124_8_Write(0x00);
  AD7124_8_Write(0x80);//FS=128,使用多通道序列器時，轉(zhuǎn)換時間為建立時間的總和，建立時間大于轉(zhuǎn)換時間。
  
  AD7124_8_Write(0x01);//寫入ADC控制寄存器，ADC_CONTROL (datasheet Page 78)
  AD7124_8_Write(0x0D);//使能連續(xù)讀取，使能內(nèi)部基準(zhǔn)，全功率模式，使用內(nèi)部614.4kHz時鐘源，連續(xù)工作模式,使能 DATA_STATUS以輸出狀態(tài)寄存器，用于分辨通道數(shù)據(jù)
  AD7124_8_Write(0xC0);
}

void AD7124_8_Write(uint8_t Data)
{
  uint8_t data;
  data=Data;
  for(uint8_t i=0;i< 8;i++)
  {
    AD7124_8_SCLK_L;
    if(data&0x80)
    AD7124_8_DIN_H;
    else
    AD7124_8_DIN_L;
    Delay(100);
    AD7124_8_SCLK_H;
    Delay(100);
    data< <=1;
  }
}

uint32_t AD7124_8_Read(void)
{
  uint32_t DATA;
  DATA=0;
  for(uint8_t i=0;i< 24;i++)
  {
    DATA< <=1;
    AD7124_8_SCLK_L;
    Delay(50);
    if(AD7124_8_DOUT)
    DATA++;
    AD7124_8_SCLK_H;
    Delay(50);
  }
  Delay(100);
  return DATA;
}

uint8_t AD7124_8_Read_Byte(void)
{
  uint8_t DATA;
  DATA=0;
  for(uint8_t i=0;i< 8;i++)
  {
    DATA< <=1;
    AD7124_8_SCLK_L;
    Delay(100);
    if(AD7124_8_DOUT)
    DATA++;
    AD7124_8_SCLK_H;
    Delay(100);
  }
  Delay(100);
  return DATA;
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Serial.h"
#include "ad7124.h"

uint8_t AD7124_8_ID;
uint32_t Data;
float data_temp,Vol;
float VolM[8];
uint8_t DATA_STATUS;

int main(void)
{
	Serial_Init();
	
	RCC_Configuration();
    GPIO_Configuration();
    NVIC_Configuration();
  
    AD7124_8_Reset();//復(fù)位AD7190數(shù)字接口
    Delay(100);
  
	AD7124_8_CS_L;
	Delay(10);
	AD7124_8_Write(0x45);//讀取ID寄存器
	AD7124_8_ID=AD7124_8_Read_Byte();//讀取AD7124-8 ID
	AD7124_8_CS_H;
	printf("AD7124_8_ID = 0x%xrn", AD7124_8_ID);

//	AD7124_8_INIT();  //單通道讀取
	AD7124_8_INIT1();

  while (1) 
  {
    //LED_TEST();  //使用該函數(shù)需要把通道初始化注釋掉
    while(AD7124_8_DOUT);//低電平時數(shù)據(jù)就緒
    Data=AD7124_8_Read();//Data采集結(jié)果
    data_temp=Data;

//	Vol=(data_temp-0x800000)/0x800000*2.5;  //單通道讀取
//	printf("Vol=%.3fVrn", Vol);
	  
	DATA_STATUS=AD7124_8_Read_Byte()&0x0F;
    VolM[DATA_STATUS]=(data_temp-0x800000)/0x800000*2.5;
	
	printf("CH%u: Volt = %.3fVrn", DATA_STATUS, VolM[DATA_STATUS]);
	Delay_ms(1000);
  } 
}

4. 效果展示

采集2，3，4差分通道[AIN4：1.2V，AIN5：GND]；[AIN6：GND，AIN7：1.5V]；[AIN8：1.8V，AIN9：1.2V]。注意：AD7124 多通道采集時返回的數(shù)據(jù)的通道順序不是嚴(yán)格按通道編號順序返回的，而是由內(nèi)部通道序列器輪詢觸發(fā)、哪個通道先轉(zhuǎn)換完成就先輸出哪個通道的數(shù)據(jù)。

總結(jié)

AD7124-8 是一款高度集成的高性能 ADC，不僅具備出色的精度和靈活配置，還集成了豐富的診斷功能，特別適合用于：工業(yè)自動化；儀器儀表；傳感器采集系統(tǒng)（如溫度、壓力、應(yīng)變等）；低功耗便攜設(shè)備中的高精度數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用場景。

審核編輯 黃宇