一、AD9220模塊簡(jiǎn)介

AD9220為新代高性能、12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用單電源供電。具有真12位線性度和溫度漂移性能，以及11.5位或更佳的交流性能。
AD9220采用高速、低成本的單CMOS工藝及新穎的架構(gòu)，分辨率和速度均達(dá)到現(xiàn)有混合單芯片方案的水平，而功耗與成本卻低得多。內(nèi)置片內(nèi)高性能、低噪聲采樣保持放大器，選用外部基準(zhǔn)電壓，以滿足應(yīng)用的直流精度與溫度漂移要求。器件采用多級(jí)差分流水線架構(gòu)，內(nèi)置數(shù)字輸出糾錯(cuò)邏輯，在額定數(shù)據(jù)速率時(shí)可提供12位精度，并保證在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)無失碼。適用于IF下變頻的通訊系統(tǒng)。

特性參數(shù)

• 模塊供電：DC 5V
• 模塊電流：20mA(MAX)
• 通訊協(xié)議：數(shù)據(jù)并行
• 模塊控制信號(hào)電平：3.3V
• 模塊輸入電壓范圍：0~5V
• 輸入阻抗：1M歐
• ADC分辨率位數(shù)：12位
• 采樣率：10MSPS
• 輸入通道數(shù)：1通道
• 基準(zhǔn)電壓：2.5V，可焊接SOP8封裝外部輸入基準(zhǔn)
• 采樣模式：可配置采樣電壓范圍，最大0~5V
• 輸出模式：12位數(shù)據(jù)并行

模塊應(yīng)用

• 電力線監(jiān)控和保護(hù)、多相電機(jī)控制、儀表和控制、多軸定位、數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)

二、AD9220模塊接口說明

VINB：模擬輸入引腳（-），輸入差分信號(hào)。下面的焊盤是選擇單端輸入還是差分輸入，默認(rèn)單端輸入。
REF：外部基準(zhǔn)輸入。下面的焊盤是選擇外部基準(zhǔn)輸入和內(nèi)部基準(zhǔn)輸入，默認(rèn)內(nèi)部基準(zhǔn)輸入。

三、AD9220的通訊方式

AD9220采用同步并行接口通訊方式，通訊完全依賴“時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)”，每一個(gè)時(shí)鐘周期完成：模擬采樣，內(nèi)部轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)輸出。
時(shí)序工作流程：

1. 時(shí)鐘上升沿觸發(fā)采樣，CLK上升沿 → 采樣模擬信號(hào)。
2. 內(nèi)部延遲，ADC不是立即輸出結(jié)果，而是經(jīng)過幾個(gè)周期延遲再輸出。
3. 數(shù)據(jù)輸出到并行總線。

下圖為時(shí)序時(shí)間和時(shí)序圖：

四、AD9220的輸入范圍與輸出數(shù)據(jù)格式

AD9220輸出12位數(shù)據(jù)，D0到D11，D11為最高位，D0位最低位。AD9220支持單端輸入和差分輸入，模塊默認(rèn)使用單端信號(hào)輸入。
單端輸入范圍[Vref - Vref，Vref + Vref]，以基準(zhǔn)電壓Vref為中點(diǎn)，輸出二進(jìn)制格式如下：

差分輸入范圍[-Vref，+Vref]，0V為中點(diǎn)，輸出二進(jìn)制格式如下：

數(shù)據(jù)讀?。?br /> AD9220的數(shù)據(jù)不是連續(xù)流，而是每個(gè)時(shí)鐘周期更新一次，讀取數(shù)據(jù)需在CLK上升沿到Pipeline Delay延遲內(nèi)讀取。注意：并行數(shù)據(jù)讀取時(shí)，12條數(shù)據(jù)線同時(shí)采樣，避免IO延遲不一致，布線長(zhǎng)度不等。

數(shù)據(jù)對(duì)齊：
由于有Pipeline 延遲，輸入信號(hào) ≠ 當(dāng)前輸出數(shù)據(jù)，實(shí)際關(guān)系：當(dāng)前輸出 = N個(gè)周期前的輸入。

其中，轉(zhuǎn)換電壓的換算公式：Vol = （采樣值 / 4096）* Vref。

五、STM32F103驅(qū)動(dòng)AD9220

準(zhǔn)備工作

STM32F103ZET6開發(fā)板，AD9220高速AD數(shù)據(jù)采集模塊，導(dǎo)線若干。

引腳接線

代碼示例

AD9220.c

#include "AD9220.H"

void AD9220_IO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure ; 

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);	 //使能PB,PE端口時(shí)鐘

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0| GPIO_Pin_1| GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3| GPIO_Pin_4| GPIO_Pin_5| GPIO_Pin_6| GPIO_Pin_7| GPIO_Pin_8| GPIO_Pin_9| GPIO_Pin_10| GPIO_Pin_11| GPIO_Pin_12; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_Init(GPIOC ,&GPIO_InitStructure) ;

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOA ,&GPIO_InitStructure);
}

uint16_t AD9220ReadData(void)
{
  uint16_t data;
	DAC902_CLK = 0;
	data = GPIO_ReadInputData(GPIOC)&0X1FFF;
	data = GPIO_ReadInputData(GPIOC)&0X1FFF;
	data = GPIO_ReadInputData(GPIOC)&0X1FFF;
	data = GPIO_ReadInputData(GPIOC)&0X1FFF;//增加延時(shí)
	data = ((data< < 1)&0X1FFF)|(data > >12);//對(duì)管腳數(shù)據(jù)重新排序，詳細(xì)對(duì)應(yīng)關(guān)系查看AD9220.H中定義
	DAC902_CLK = 1;
	return (data&0X0FFF);
}

main.c

#include "sys.h"
#include "ad9220.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

volatile uint16_t AD_Data = 0;
#define FIFOLEN 8
volatile uint16_t fifoPtr = 0;

int32_t int_sampleVol[8];

#define VREF_mV 2500

int main(void)
{
	char showLcd[30];
	
	AD9220_IO_Init();//AD9220初始化
	
	SystemInit();
	delay_init();	     //延時(shí)初始化
	usart_Init(115200);   //串口初始化
	delay_ms(100);
	
	while(1)
	{
		AD_Data = AD9220ReadData();	//AD數(shù)據(jù)讀取
		int_sampleVol[fifoPtr++] = ((int32_t)5000)*((float)((short)AD_Data)/4096);	//單端
//		int_sampleVol[fifoPtr++] = (int32_t)(((float)(AD_Data - 2048) / 2048.0f) * VREF_mV);  //差分
		fifoPtr %= FIFOLEN;
		sprintf(showLcd, "AD9220 Vol = %04dmV", int_sampleVol[0]);	
		usart_SendString(showLcd);
		usart_SendString("rn");

		delay_ms(100);
	}
}

效果展示

單端輸入

差分輸入，注意：要P4下面焊盤要短接右邊焊盤。

六、注意事項(xiàng)與常見問題

注意事項(xiàng)
(1) 模塊為低功耗模塊，供電電源不超過6V，信號(hào)輸入電壓不可超過5.5V。
(2) 由于模塊是高精度器件，為了避免不必要的干擾，建議使 用線性電源供電。
(3) 輸出信號(hào)線建議盡量短，模塊接口為SMA，建議使用同軸線SMA接口的線材。接觸不良或劣質(zhì)的線材可能導(dǎo)致信號(hào)衰減或者噪聲過大。
(4) 配送的代碼僅為配套主控板使用，不提供單片機(jī)教程，寶貝詳情展示以外的功能需要自行開發(fā)。
(5) 如需簡(jiǎn)單測(cè)試模塊功能，建議搭配本店控制板使用，正確接線后給控制板供電即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集顯示。

常見問題
Q：AD9220配合本店主控板能到多少采樣率?
A：由于單片機(jī)的主頻和IO速度不夠，我們沒有做主控板的最高速度測(cè)試，如需達(dá)到10MSPS采樣率，一般需要用到FPGA等高速邏輯器件。

Q：我想將AD9220的12位分辨力用到1-3V的采集，需要怎么做?
A：根據(jù)原理圖，AD9220采集的電壓范圍是Vin=Vb±Ref，即是說需要將Vb=2V，Vref=1V即可。

Q：我用STC51單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)怎么不對(duì)，有較大跳動(dòng)，是什么原因？
A：一般來說有兩種可能，一是信號(hào)本身抖動(dòng)就比較大，二是通訊電平不兼容，AD9220是3.3V通信電平，用5V-TTL的話會(huì)對(duì)模塊有干擾。

Q：使用AD9220和配套的主控板，AD9220使用5V供電，無法采集到 5V的電壓?
A：首先AD9220和主控板之間的電源是需要共地，否則AD9220無法接收和返回正常的信號(hào)。這樣就無法采集，其次是AD9220做了電源的反接保護(hù)，需要采集到5V電壓建議供電5.3V左右。但是不可超過5.8V，這樣就可以采集到5V的電壓。

審核編輯 黃宇