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外观

​

  ADS1115 器件是兼容 IIC 的 16 位高精度低功耗模数转换器 (ADC)，采用超小型无引线 X2QFN-10 封装和 VSSOP-10 封装。ADS111x 器件采用了低漂移电压基准和振荡器。ADS1114 和 ADS1115 还采用可编程增益放大器(PGA)和数字比较器。这些特性加以较宽的工作电源电压范围使得 ADS1115 非常适合功率与空间受限的传感器测量。

  ADS111x 可在数据速率高达每秒 860 个样本 (SPS) 的情况下执行转换。PGA 可提供从 ±256mV 到±6.144V 的输入范围，从而实现精准的大小信号测量。ADS1115 具有 一个输入多路复用器 (MUX)，可实现两次差动输入测量或四次单端输入测量。在ADS1115 中可使用数字比较器进行欠压和过压检测。 ADS1115既可在连续转换模式下工作，也可在单冲模式下工作。在单冲模式下，这些器件可在一次转换后自动断电；因此显著降低了空闲期间的功耗。

模块来源 ​

规格参数 ​

工作电压：2.0-5.5V

工作电流：150uA

采集精度：16位

采集通道：4通道

控制方式：IIC

管脚数量：10 Pin（2.54mm间距排针）

以上信息见厂家资料文件

移植过程 ​

我们的目标是将例程移植至开发板上【实现4路ADC采集电压功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

查看资料 ​

ADS1115是采用的IIC通信，所以首先要了解IIC的地址与时序，再确定根据寄存器的设置。

器件地址 ​

器件地址的设置见下表:

说明：当模块上的ADDR引脚接入GND时，其器件地址为1001000，最后一位数据是读写位。

说明：当模块上的ADDR引脚接入VDD时，其器件地址为1001001，最后一位数据是读写位。

本文是接入 GND 为地址，即地址为 0x48 。

时序 ​

下图是读时序，步骤是：

IIC起始信号 -> 发送器件地址+0(写) -> 等待模块应答 -> 应答后发送寄存器地址 -> 等待模块应答 -> 重新发送起始信号 -> 发送器件地址+1(读) -> 等待模块应答 -> 应答后读取高8位数据 -> 读取完毕主机发送应答信号 -> 读取低8位数据 -> 读取完毕主机发送应答信号 -> 发送IIC停止信号

下图是写时序，步骤是：

IIC起始信号 -> 发送器件地址+0(写) -> 等待模块应答 -> 应答后发送寄存器地址 -> 等待模块应答 -> 应答后写入高8位数据 -> 等待模块应答 -> 写入低8位数据 -> 等待模块应答 -> 发送IIC停止信号

寄存器说明 ​

ADS1115有四个寄存器，可通过IIC接口使用地址指针进入。

  • 地址0X00为转换寄存器，它包含最后一次转换的结果。

  • 地址0X01为配置寄存器，用于更改ADS1115的工作模式和查询设备状态。

  • 另外两个寄存器，Lo_thresh和Hi_thresh，设置用于比较器函数的阈值，我们用不到。

配置寄存器有16位，用于控制工作模式、输入选择、数据速率、满量程范围和比较器模式。

第15位：OS，读操作时可以知道当前设备的工作状态；写操作时可以设置单次转换。本文配置为1（必须为断电模式下，当对OS写1时，设备会进入上电模式并完成一次数据转换，然后会自动将OS置0）

第14-12位：MUX为输入多路复用器，对输入模式进行选择，如下图有八种输入模式，分别是四种差分与四种单端输入，本文配置为A0单端输入（0x04）。（单端输入就是测量的数据有两个引脚，一个输出一个地。将测量的输出接入A0引脚，测量的地与ADS1115共地）

第11-9位：PGA为可编程增益放大器，设置FSR（满刻度的范围），本文配置为±4.096V（0x01）后面电压计算公式与这个有关。

第8位：MODE选择持续转换模式与单次转换模式(单次转换模式需要OS位触发)，本文配置为连续转换模式（0x00）

第7-5位：DR配置data rate数据传输速率，本文配置为128SPS（0x04）

第4-2位：对比较器的配置，我们不使用，默认为0即可（0x00）

第1-0位：本位配置为关闭比较器并将ALERT/RDY引脚设置为高阻抗模式（0x03）

最终得到的配置结果为：1100_0010_1000_0011 （0xC283）。

当前配置的是A0的引脚，我们后续获取数据也是从A0引脚读取。

16位转换寄存器以二进制的补码格式保存最后一次转换的结果。需要注意的是，在上电之后，转换寄存器被清除为0，并保持为0，直到第一次转换完成。

实现代码说明 ​

读取到的ADC值如何换算为电压？

以PGA设置为4.96V为例。

电压 = 采集到的ADC值 * 分辨率

分辨率 = 测量电压范围 / ( 2^AD位数 - 1 ) = 4.096 / 2的15次方 = 0.000125V

分辨率也可以在数据手册中查看，其中125uV = 0.125mV = 0.000125V。

引脚选择 ​

这里选择的引脚见引脚接线表

代码移植 ​

下载为大家准备的驱动代码文件夹，复制到自己工程中\luban-lite\application\rt-thread\helloworld\user-bsp文件夹下

驱动代码文件夹下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->模块移植资料下载 里面的该章节压缩包中。

提示

如果未找到 user-bsp 这个文件夹，说明你未进行模块移植的前置操作。请转移到手册使用必要操作（点击跳转）中进行必要的配置操作！！！

接下来打开自己的工程，开始修改Kconfig文件。

1、在 VSCode 中打开 application\rt-thread\helloworld\Kconfig 文件

2、在该文件的 #endif 前面添加该模块的 Kconfig路径语句

shell
# ADS1115多路模数转换器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/ads1115-multichannel-a-to-d-sensor/Kconfig"

添加完成之后：

1、我们 双击 luban-lite 文件夹下的 win_env.bat 脚本打开env工具：

2、输入以下命令列出所有可用的默认配置：

shell
scons --list-def

3、选择 d13x_JLC_rt-thread_helloworld 这个配置！这个是我们衡山派开发板的默认配置！输入以下命令即可：

shell
scons --apply-def=7

或者

shell
scons --apply-def=d13x_JLC_rt-thread_helloworld_defconfig

这两个命令作用是一样的，一个是 文件名 ，一个是 编号 ！！！

4、输入以下命令进入menuconfig菜单

shell
scons --menuconfig

进入以下界面：

5、选中 Porting code using the LCKFB module

按 Y 选中

按 N 取消选中

方向键 左右 调整 最下面菜单的选项

方向键 上下 调整 列表的选项

回车 执行最下面菜单的选项

6、回车进入 Porting code using the LCKFB module 菜单

7、按方向键 上下 选中 Use ADS1115 multi-channel analog to digital converter 后按 Y 键，看到前面括号中出现一个 * 号，就可以下一步了。

8、按方向键 左右 选中 <Save> 然后一路回车，然后 退出 即可

编译 ​

我们 保存并退出menuconfig菜单 之后，输入以下命令进行编译：

shell
scons

或

shell
scons -j16

-j 用来选择参与编译的核心数: 我这里是选择16

大家可以根据自己的电脑来选择

核心越多编译越快

如果写的数量高于电脑本身，那么就自动按照最高可用的来运行！

镜像烧录 ​

编译完成之后会在 \luban-lite\output\d13x_JLC_rt-thread_helloworld\images 文件夹下生成一个 d13x_JLC_v1.0.0.img 镜像文件！

然后我们烧录镜像，具体的教程请查看：镜像烧录（点击跳转🚀）

到这里完成了，请移步到 最后一节 进行移植验证。

工程代码解析 ​

bsp_ads1115.c ​

c
/*
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 */

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include <inttypes.h>
#include <finsh.h>
#include "hal_adcim.h"
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_log.h"
#include "hal_gpai.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "hal_i2c.h"
#include "bsp_ads1115.h"

#define I2C_BUS_NAME	"i2c0"           				/* I2C总线设备名称 */
#define ADS115_ADDR     0x48 							/* 器件地址 */

static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL;     /* I2C总线设备句柄 */


/* 写传感器寄存器 */
static rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *data)
{
    struct rt_i2c_msg msgs;

    msgs.addr = ADS115_ADDR;
    msgs.flags = RT_I2C_WR;
    msgs.buf = data;
    msgs.len = len;

    /* 调用I2C设备接口传输数据 */
    if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
    {
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        return -RT_ERROR;
    }
}


/* 读寄存器数据 */
static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)
{
    struct rt_i2c_msg msgs;

    msgs.addr  = ADS115_ADDR;   // 器件地址
    msgs.flags = RT_I2C_RD;     // 读写标志的设定
    msgs.buf   = buf;           // 发送缓存区地址
    msgs.len   = len;           // 发送的字节长度

    /* 调用I2C设备接口传输数据 */
    if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
    {
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        return -RT_ERROR;
    }
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1115_Write
 * 函 数 说 明：向ADS1115的add地址写入dat数据
 * 函 数 形 参：addr:写入寄存器地址 dat_H:写入的高8位数据  dat_L:写入的低8位数据
 * 函 数 返 回：RT_EOK:成功   -RT_ERROR:失败
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
uint8_t ADS1115_Write(uint8_t addr,uint8_t dat_H,uint8_t dat_L)
{
    rt_uint8_t buf[3] = {0};

    buf[0] = addr;
    buf[1] = dat_H;
    buf[2] = dat_L;

    int ret = write_reg(i2c_bus, 3, buf);
    if(ret != RT_EOK)
    {
		LOG_E("rt_i2c_transfer failed to send !!");

        return -RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1115_Read
 * 函 数 功 能：读取ADS1115的数据
 * 传 入 参 数：addr: 读取的寄存器地址
 * 函 数 返 回：-RT_ERROR:错误   其他:读取成功
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
float ADS1115_Read(u8 addr)
{
    int i = 0;
    int ret = 0;
    uint32_t num = 0;
    float return_dat = 0;

    uint8_t send_dat[2] = {addr, 0};    // 将寄存器地址存放在发送缓存区
    uint8_t recv_dat[2] = {0};

    ret = write_reg(i2c_bus, 1, send_dat);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to write_reg !!");

        return -RT_ERROR;
    }

    ret = read_regs(i2c_bus, 2, recv_dat);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to read_regs !!");

        return -RT_ERROR;
    }

    //数据整合
    num =  ((recv_dat[0]<<8) | (recv_dat[1]));

    /*
        分辨率计算：测量电压范围 / ( 2^AD位数 - 1 )
        分辨率 = 4.096 / 2^15 = 0.000125
        电压 = 采集到的ADC值 * 分辨率
    */
    if(num > 32768)
        return_dat = (65535 - num) * 0.000125;
    else
        return_dat = num * 0.000125;

    return return_dat;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADS1115_Init
 * 函 数 功 能：初始化ADS1115
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：RT_OK：完成     -RT_ERROR：错误
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
int ADS1115_Init(void)
{
	/* 查找I2C总线设备，获取I2C总线设备句柄 */
	i2c_bus = (struct rt_i2c_bus_device *)rt_device_find(I2C_BUS_NAME);
    if(i2c_bus == RT_NULL)
	{
        LOG_E("no device: %s",I2C_BUS_NAME);

        return -RT_ERROR;
    }
	else
	{
        rt_kprintf("\nfind device: %s\n",I2C_BUS_NAME);
	}

    /* 写入配置参数 */
    int ret = ADS1115_Write(0x01,0xC2,0x83);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to ADS1115_Write ! \n");

        return -RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}

bsp_ads1115.h ​

c
/*
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 */
#ifndef __BSP_ADS1115_H__
#define __BSP_ADS1115_H__

#include "stdio.h"

int ADS1115_Init(void);
float ADS1115_Read(u8 addr);

#endif

Kconfig ​

这个是一个menuconfig中的选项，如果在菜单中选中该选项，就会在rtconfig.h中定义一个语句，用来if判断条件编译之类的。

c

config LCKFB_ADS111_A_TO_D_CONVERTER
    bool "Use ADS1115 multi-channel analog to digital converter"
    select AIC_USING_I2C0
    default n
    help
        More information is available at: https://wiki.lckfb.com/

SConscript ​

自动化构建文件，如果定义了 LCKFB_ADS111_A_TO_D_CONVERTER 和 USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE 就自动编译当前目录下的文件！！

c
Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
import rtconfig
from building import *

cwd = GetCurrentDir()
CPPPATH = [cwd]
src = []


if GetDepend('LCKFB_ADS111_A_TO_D_CONVERTER') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
    src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))

group = DefineGroup('lckfb-ads1115-multichannel-a-to-d-sensor', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)

Return('group')

test_ads1115_multichannel_a_to_d_sensor.c ​

这个文件定义了一个用于处理ADS1115多通道模拟数字转换器的线程，初始化了ADS1115传感器，并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。

线程的主要任务是周期性地读取ADS1115的A0通道数据，并将读取到的模拟信号转换为数字值后打印到控制台。线程在读取数据时会进行错误检查，并在一定次数的读取后提供退出线程的命令提示。通过命令行接口，用户可以启动和退出这个线程来测试ADS1115传感器的功能。

线程入口函数逻辑

  • 初始化时设置循环次数为1。
  • 初始化ADS1115传感器。
  • 在一个无限循环中，首先读取A0通道的数据。
  • 如果读取成功，将浮点数转换为整数格式，并打印到控制台。
  • 如果读取失败，打印错误信息。
  • 每读取100次数据后，打印提示信息，告知用户如何退出读取数据的线程。
  • 在每次循环结束时，线程会挂起一段时间，这里是500毫秒。
c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_ads1115.h"

#define THREAD_PRIORITY         25      // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE       1024    // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE        10      // 时间片

static rt_thread_t ads1115_thread = RT_NULL;   // 线程控制块

// 线程入口函数
static void ads1115_thread_entry(void *param)
{
    int while_count = 1; // 循环次数

    /* ADS1115初始化 */
    ADS1115_Init();

    while(while_count++)
    {
        float data_A0 = ADS1115_Read(0x00); //读取 A0 的值
        if(data_A0 == -RT_ERROR)
        {
            LOG_E("failed to ADS1115_Read(0x00) !");
        }
        else
        {
            uint32_t value = data_A0 * 100;

            rt_kprintf("Read [ADS1115][A0] Value = %d.%02d\n", value/100, value%100);
        }

        if(while_count >= 100)
        {
            while_count = 1;

            rt_kprintf("\nType [test_exit_ads1115_sensor] command to exit ADS1115 to read data\n");
            rt_kprintf("Note: Pressing [TAB] as you type will autocomplete the command\n");

            rt_thread_mdelay(2000);
        }

        rt_thread_mdelay(500);
    }

}

/* ADS1115启动函数 */
static void test_ads1115_sensor(int argc, char **argv)
{
    /* 创建线程，名称是 ads1115_thread，入口是 ads1115_thread_entry */
    ads1115_thread = rt_thread_create("ads1115_thread",
                            ads1115_thread_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);

    /* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (ads1115_thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(ads1115_thread);
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_ads1115_sensor, run ADS1115 multi-channel analog to digital converter);


/* ADS1115退出函数 */
static void test_exit_ads1115_sensor(void)
{
    int ret = rt_thread_delete(ads1115_thread);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to test_exit_ads1115_sensor !!");
    }
    else
    {
        rt_kprintf("\n========ADS1115 exit successful !!========\n");
    }

}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_exit_ads1115_sensor, quit ADS1115 multi-channel analog to digital converter);

移植验证 ​

我们使用串口调试，将 USB转TTL模块 连接到衡山派开发板上面！！

具体的教程查看：串口调试（点击跳转🚀）

串口波特率默认为115200

我们在输入下面的命令运行该模块的线程：

输入的时候按下TAB键会进行命令补全！！

shell
test_ads1115_sensor

模块上电效果：

模块代码下载 ​

链接：下载中心->模块移植代码下载（点击跳转🚀）

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