AD8226+AD5293

本文将介绍一款差分放大电路，通过使用数字电位器来调节电路的放大倍数。

1 芯片知识

AD8226 是一款低成本、宽电源电压范围的仪表放大器，仅需一个外部电阻器即可设置 1 至 1000 之间任何增益。AD8226 可支持多种信号电压。宽输入范围和轨到轨输出允许信号充分利用电源轨。由于输入范围还包括低于负电源电压的能力，因此无需双电源即可放大接近地电压的小信号。AD8226 可采用 ±1.35 V 至 ±18 V 的双电源供电，或采用 2.2 V 至 36 V 的单电源供电。

AD5293是一款单通道、1024位数字电位计1 ，端到端电阻容差<1%。该器件可实现与机械电位计相同的电子调整功能，而且具有增强的分辨率、固态可靠性和出色的低温度系数性能。它可在高电压下工作，既可采用±10.5 V至±15 V双电源供电，也可采用21 V至33 V单电源供电。MCU通过SPI方式与其通信。

2. 电路连接

本项目使用的MCU芯片为STM32F103R6（用于proteus仿真），MCU通过spi方式与AD5293连接，使用了PA3,PA4,PA5,PA6,PA7引脚，其中PA3用于片选，PA4引脚设为模拟输入，连接到AD5293的RDY引脚，用于监测数据写入是否完成（此功能可不使用）。

电路连接如下图所示：

3. 代码部分

本项目的代码开发使用Keil 5软件，生成kex文件后，拷入到Proteus中。

首先是SPI的初始化代码，使用的是SPI1，代码参考正点原子。

void SPI1_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );//PORTA时钟使能 RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_SPI1,  ENABLE );//SPI1时钟使能 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //PB5/6/7复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOBGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);  //PB5/6/7上拉SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//设置SPI工作模式:设置为主SPISPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;		//串行同步时钟的空闲状态为低电平SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	//串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		//NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值计算的多项式SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设SPI1_ReadWriteByte(0xff);//启动传输		 }   void SPI1_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));SPI1->CR1&=0XFFC7;SPI1->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler;	//设置SPI1速度 SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); } //SPIx 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{		u8 retry=0;				 	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位{retry++;if(retry>200)return 0;}			  SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据retry=0;while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位{retry++;if(retry>200)return 0;}	  						    return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据					    
}

其次是配置AD5293的头文件，将功能码宏定义，包括解锁，写入数据，写入控制指令等等，然后编写了AD5293的初始化函数，解锁函数，写入数据函数等等

#ifndef __AD5293_H
#define __AD5293_H
#include "sys.h"#define AD5293_RDY PAin(4) #define unlock 0x1802
#define nop 0x00
#define write 0x01
#define reset 0x04
#define read_data 0x02
#define read_com 0x07void AD5293_CS_HIGH(void);
void AD5293_CS_LOW(void);void AD5293_Init(void);
void AD5293_Unlock(void);
void AD5293_Write(u8 com, u16 data);
u16 AD5293_Read_data(u8 com);#endif

AD5293的初始化

void AD5293_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );//PORTA时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 ;  // PA3 推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4;  // PA4 推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;  //模拟输入GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);AD5293_CS_HIGH();SPI1_Init();SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);
}

AD5293的片选函数以及写入数据函数

void AD5293_CS_HIGH(void)
{GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3);
}void AD5293_CS_LOW(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3);
}void AD5293_Unlock(){AD5293_CS_LOW();SPI1_ReadWriteByte(unlock>>8);SPI1_ReadWriteByte(unlock&0xff);AD5293_CS_HIGH();}
void AD5293_Write(u8 com, u16 data){AD5293_CS_LOW();SPI1_ReadWriteByte((com<<2)|((data>>8)&0x03));SPI1_ReadWriteByte((data&0xff));AD5293_CS_HIGH();
}

最后是主函数部分，向其发送写入指令，并配置阻值为0x100（1/4电阻）。

int main(void){	 delay_init();//NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //uart_init(115200);AD5293_Init();AD5293_Unlock();AD5293_Write(write,0x0100);while(1){}
}