[网友问答1]STM32驱动PCF8591模块，实现AD/DA转换

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问题原由

粉丝提问，STM32如何驱动PCF8591？时间赶趟，小哈哥必须安排。

模块外观

原理图

模块说明：

模块所用芯片为PCF8591T，贴片封装
支持4路模拟电压采集信号输入(电压输入范围0–5V)
模块带电源指示灯1个(D1)
模块带DA输出指示灯1个(D2)，当DA输出电压达到一定值时，该指示灯亮，电压值越高，指示灯越亮
模块集成1路0–5V电压输入采集(通过蓝白电位器调节输入电压)
模块集成1路光敏电阻(型号：5537)，可以通过AD采集环境光线强度
模块集成1路热敏电阻(型号：MF58)，可以通过AD采集环境温度

PCF8591特点：

单电源供电；
正常工作电源电压范围为2.5V~6V；
通过I2C总线完成数据的输入/输出；
器件地址由3个地址引脚决定；

由上面的原理图可以看出A0、A1、A2与GND相连。

采样频率由I2C总线传输速率决定；
4路模拟量输入可编程为单端输入或差分输入；
可配置转换通道号自动增加功能；
模拟电压范围为VSS~VDD；
片上跟踪保持功能；
8位逐次逼近A/D转换；
带有一路模拟量输出的D/A转换。

接线说明：

模块输入引脚

PCF8591模块	含义	STM32核心板
SDA	IIC数据接口	U3R PB11
SCL	IIC时钟接口	U3T PB10
VCC	电源正	3V3
GND	电源负	GND

实际连接图

模块输出调试引脚

PCF8591模块	含义
AOUT	模块DA输出端口
AIN3	模拟输入信号接口3
AIN2	模拟输入信号接口2
AIN1	模拟输入信号接口1
AIN0	模拟输入信号接口0
GND	模块的GND
INPUT2	已连接至热敏电阻信号输入口
INPUT1	已连接至光敏电阻信号输入口
INPUT0	已连接至电位器信号输入口

跳线帽使用说明

AIN0与INPUT0 连接跳线帽时，选择电位器接入电路
AIN1与INPUT1 连接跳线帽时，选择光敏电阻接入电路
AIN2与INPUT2 连接跳线帽时，选择热敏电阻接入电路
需要外接模拟信号输入时，请断开跳线帽，将该模拟信号接入AIN0----AIN3

芯片手册

地址

从模块原理图得知A0,A1,A2接地，所以模块的地址为：1001000X，那么其地址就是0x90或者是0x91，看是读还是写来决定。

最后一位，当是0时，表示下一个字节往总线上写数据；
当是1时，表示下一个字节从总线上读取数据。

#define PCF8591Addr 0x90        //写操作地址
PCF8591Addr|0x01                  //读操作地址

控制字

控制字位说明：

bit0-bit1：AD转换通道选择，当值为00时，为AIN0；
bit2：自动增量使能
bit4-bit5：单端输入/差分输入选择，00为单端输入
bit6：为1时为允许模拟电压输出

假设我需要从通道0单端获得A/D转换数据，那么control byte就是01000000 = 0x40 。

所以我们获取四个通道ADC值的函数如下调用：

adcData[0] = PCF8591_ADC_Input(0x90 ,0x40);
adcData[1] = PCF8591_ADC_Input(0x90 ,0x41);
adcData[2] = PCF8591_ADC_Input(0x90 ,0x42);
adcData[3] = PCF8591_ADC_Input(0x90 ,0x43);

D/A转换时序

具体实现代码如下：

u8 PCF8591_DAC_Output(unsigned char WriteAddr,unsigned char c,  unsigned char Val)
{IIC_Start();                        //启动总线IIC_Send_Byte(WriteAddr);            //发送写操作地址IIC_Wait_Ack();     IIC_Send_Byte(c);                   //发送控制字IIC_Wait_Ack();  IIC_Send_Byte(Val);                 //发送DAC的数值IIC_Wait_Ack();   IIC_Stop();                         //结束总线return(1);
}

输出DAC的值参考下面换算关系计算：

简单理解就是，发送的DAC数值IIC_Send_Byte(Val); ，将Vref分成 0xFF 份，Vagnd 对应第一份；Vref对应最后一份。

A/D转换时序

u8 PCF8591_ADC_Input(unsigned char WriteAddr,unsigned char Channel)
{u8 temp=0;IIC_Start();                                 //启动总线IIC_Send_Byte(WriteAddr);            //发送写操作地址IIC_Wait_Ack();     IIC_Send_Byte(Channel);              //写入控制字IIC_Wait_Ack();IIC_Stop();                         //结束此次写操作，结束总线IIC_Start(); IIC_Send_Byte(WriteAddr|0x01);      //发送读操作地址IIC_Wait_Ack();   temp=IIC_Read_Byte(0);                //IIC_Stop();                         //结束总线return temp;
}

若要完成一次AD转换，应严格按照时序图进行：开启总线-->发送写操作地址-->等待PCF8591的应答-->发送控制字-->等待PCF8591的应答-->结束总线-->重新开启总线-->发送读操作地址-->等待PCF8591的应答-->读取ADC数据（1字节）-->发送非应答信号-->停止总线。

上面IIC_开头的函数都与24C02那个例程中的函数一致，不需要修改。

移植过程

在网文： STM32 I2C通信操作24C02写数据、读数据 的实例代码基础上，完成移植，具体过程如下：

1. 将驱动文件拷贝到自己工程中HARDWARE目录下

2. 添加驱动文件所在文件夹至工程中

3. 添加.c文件至工程中

4. main函数中调用

成果展示

先旋转电位器，然后用手遮挡光敏电阻，串口助手中具体现象如下：

资料获取

微信公众号后台回复“PCF8591”，可以下载工程源码。