248 lines
9.9 KiB
C
248 lines
9.9 KiB
C
#ifndef TPAFE5160_H
|
||
#define TPAFE5160_H
|
||
|
||
/*
|
||
* 模块名称：TPAFE5160 16位8通道同步采样ADC驱动
|
||
* 模块功能：提供 TPAFE5160 并行接口模式下的初始化、过采样设置、转换启动、数据读取接口
|
||
* 适用平台：STM32F407ZGT6，并行16位数据总线接 GPIOG[15:0]
|
||
* 作者：王建锋
|
||
* 创建日期：2026-07-17
|
||
* 修改记录：
|
||
* 2026-07-17 王建锋 创建初始版本，参考 AD7606 并行驱动及 TPAFE5160 手册
|
||
* 2026-07-17 王建锋 增加 EXTI 中断读取模式
|
||
* 2026-09-20 王建锋 V0.1 引脚适配（引脚值随 main.h 宏，驱动逻辑不变）
|
||
* 2026-10-10 王建锋 消费者接入前置修复（错误码传播审计 E-44 / E-45 / E-58）：
|
||
* FRSTDATA 数据有效性校验 + 帧序号取代就绪电平标志 +
|
||
* 原子快照 API；移除会撕裂的 get_buf/data_ready/clear_ready
|
||
*/
|
||
|
||
#ifdef __cplusplus
|
||
extern "C" {
|
||
#endif
|
||
|
||
#include "main.h"
|
||
|
||
/* ======================== 宏定义 ======================== */
|
||
|
||
/* 通道数量 */
|
||
#define TPAFE5160_CH_NUM 8
|
||
|
||
/* 控制引脚操作宏 —— RD (PC8) */
|
||
#define TPAFE5160_RD_LOW() HAL_GPIO_WritePin(TP_RD_GPIO_Port, TP_RD_Pin, GPIO_PIN_RESET)
|
||
#define TPAFE5160_RD_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(TP_RD_GPIO_Port, TP_RD_Pin, GPIO_PIN_SET)
|
||
|
||
/* 控制引脚操作宏 —— CONVST (PC9) */
|
||
#define TPAFE5160_CONVST_LOW() HAL_GPIO_WritePin(TP_CONVST_GPIO_Port, TP_CONVST_Pin, GPIO_PIN_RESET)
|
||
#define TPAFE5160_CONVST_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(TP_CONVST_GPIO_Port, TP_CONVST_Pin, GPIO_PIN_SET)
|
||
|
||
/* 状态引脚读取宏 */
|
||
#define TPAFE5160_BUSY_READ() HAL_GPIO_ReadPin(TP_BUSY_GPIO_Port, TP_BUSY_Pin)
|
||
#define TPAFE5160_FRSTDATA_READ() HAL_GPIO_ReadPin(TP_FRSTDATA_GPIO_Port, TP_FRSTDATA_Pin)
|
||
|
||
/* 过采样引脚操作宏 —— OS0 (PA12), OS1 (PA11), OS2 (PA8) */
|
||
#define TPAFE5160_OS0(val) HAL_GPIO_WritePin(TP_OS0_GPIO_Port, TP_OS0_Pin, \
|
||
(val) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET)
|
||
#define TPAFE5160_OS1(val) HAL_GPIO_WritePin(TP_OS1_GPIO_Port, TP_OS1_Pin, \
|
||
(val) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET)
|
||
#define TPAFE5160_OS2(val) HAL_GPIO_WritePin(TP_OS2_GPIO_Port, TP_OS2_Pin, \
|
||
(val) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET)
|
||
|
||
/* 并行数据总线读取 —— DB[15:0] 接 GPIOG[15:0]，单次读取16位 */
|
||
#define TPAFE5160_READ_BUS() ((uint16_t)GPIOG->IDR)
|
||
|
||
/* 过采样率枚举 (OS[2:0] 编码，OS2为MSB, OS0为LSB) */
|
||
typedef enum {
|
||
TPAFE5160_OS_NONE = 0, /* 000 — 无过采样，350 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_X2 = 1, /* 001 — 2倍过采样，175 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_X4 = 2, /* 010 — 4倍过采样，87.5 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_X8 = 3, /* 011 — 8倍过采样，43.75 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_X16 = 4, /* 100 — 16倍过采样，21.875 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_X32 = 5, /* 101 — 32倍过采样，10.94 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_X64 = 6, /* 110 — 64倍过采样，5.47 kSPS */
|
||
TPAFE5160_OS_HBW = 7 /* 111 — 高带宽模式 (~30kHz)，350 kSPS */
|
||
} tpafe5160_os_t;
|
||
|
||
/* 输入量程枚举 */
|
||
typedef enum {
|
||
TPAFE5160_RANGE_5V = 0, /* ±5V (RANGE = LOW) */
|
||
TPAFE5160_RANGE_10V = 1 /* ±10V (RANGE = HIGH) */
|
||
} tpafe5160_range_t;
|
||
|
||
/* 返回值定义 */
|
||
#define TPAFE5160_OK 0
|
||
#define TPAFE5160_ERROR -1
|
||
#define TPAFE5160_BUSY_TIMEOUT -2
|
||
/* 整帧读完 FRSTDATA 无跳变 = 芯片没在驱动数据线（死亡 / 未响应 RD），
|
||
* 此时读回的是上拉/总线残值而非转换结果（E-44，见 read_channels 注释） */
|
||
#define TPAFE5160_FRSTDATA_ERR -3
|
||
|
||
/* 默认超时时间 (ms) */
|
||
#define TPAFE5160_CONV_TIMEOUT_MS 10
|
||
|
||
/* ======================== 函数声明 ======================== */
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：初始化 TPAFE5160（设置过采样、等待就绪）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：0 - 成功，-2 - BUSY 超时
|
||
* 限定条件：CubeMX 已完成 GPIO 初始化
|
||
* 函数说明：1. 设置过采样为无过采样 (000)
|
||
* 2. 确保 RD 为高、CONVST 为低
|
||
* 3. 等待 BUSY 释放（转换空闲）
|
||
*/
|
||
int tpafe5160_init(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：设置过采样率
|
||
* 入口参数：os - 过采样率枚举值 tpafe5160_os_t
|
||
* 返回值：无
|
||
* 限定条件：GPIO 已初始化
|
||
* 函数说明：通过 OS[2:0] 引脚设置过采样率，在下一次转换时生效
|
||
*/
|
||
void tpafe5160_set_os(tpafe5160_os_t os);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：启动一次转换（CONVST 上升沿触发）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：无
|
||
* 限定条件：GPIO 已初始化
|
||
* 函数说明：产生 CONVST 脉冲上升沿，启动全部8通道同步采样与转换
|
||
*/
|
||
void tpafe5160_start_conv(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：等待转换完成
|
||
* 入口参数：timeout_ms - 超时时间 uint32_t > 0
|
||
* 返回值：0 - 转换完成，-2 - 超时
|
||
* 限定条件：已调用 tpafe5160_start_conv()
|
||
* 函数说明：轮询 BUSY 引脚等待下降沿
|
||
*/
|
||
int tpafe5160_wait_busy(uint32_t timeout_ms);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：查询当前是否正在转换
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：1 - 正在转换，0 - 空闲
|
||
* 限定条件：GPIO 已初始化
|
||
* 函数说明：读取 BUSY 引脚电平
|
||
*/
|
||
uint8_t tpafe5160_is_busy(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：读取全部8通道转换结果
|
||
* 入口参数：buf - 8个int16_t的输出缓冲区 int16_t* 不为 NULL
|
||
* 返回值：0 - 成功，-2 - BUSY 超时，-3 - FRSTDATA 无跳变（读回值不可信）
|
||
* 限定条件：GPIO 已初始化
|
||
* 函数说明：1. 启动转换并等待 BUSY 释放
|
||
* 2. 连续8次拉低RD读取各通道数据
|
||
* 3. 校验 FRSTDATA 在这一帧内发生过跳变（= 芯片确实在驱动数据线，E-44）
|
||
*/
|
||
int tpafe5160_read_all(int16_t *buf);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：读取指定通道的转换结果
|
||
* 入口参数：channel - 通道号 uint8_t 0 - 7
|
||
* value - 输出指针 int16_t* 不为 NULL
|
||
* 返回值：0 - 成功，-1 - 通道号无效，-2 - BUSY 超时
|
||
* 限定条件：GPIO 已初始化
|
||
* 函数说明：启动转换并等待完成后，连续读取至指定通道
|
||
*/
|
||
int tpafe5160_read_channel(uint8_t channel, int16_t *value);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：原始ADC值转电压值
|
||
* 入口参数：raw - ADC原始值 int16_t 有符号补码
|
||
* 返回值：电压值 float 单位 V
|
||
* 限定条件：无
|
||
* 函数说明：±5V量程时 LSB=152.59μV，±10V量程时 LSB=305.18μV
|
||
* 默认使用 ±5V 量程 (RANGE 接 GND)
|
||
*/
|
||
float tpafe5160_to_voltage(int16_t raw);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：直接读取并行数据总线（不启动转换）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：16位原始数据 uint16_t
|
||
* 限定条件：RD 为低或CS与RD已拉低
|
||
* 函数说明：用于读取当前总线上的数据，需自行控制RD时序
|
||
*/
|
||
uint16_t tpafe5160_read_bus(void);
|
||
|
||
/* ======================== 中断模式 API ======================== */
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：使能 BUSY EXTI 中断（运行时重使能用）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：无
|
||
* 限定条件：CubeMX 已完成 GPIO 和 NVIC 配置
|
||
* 函数说明：正常启动流程无需调用，仅在 irq_disable() 后需要重新使能时使用
|
||
*/
|
||
void tpafe5160_irq_enable(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：关闭 BUSY EXTI 中断
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：无
|
||
* 限定条件：已调用 tpafe5160_irq_enable()
|
||
* 函数说明：仅禁用 NVIC 中断，GPIO 配置保持 CubeMX 设定
|
||
*/
|
||
void tpafe5160_irq_disable(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：启动转换（中断模式）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：无
|
||
* 限定条件：已调用 tpafe5160_irq_enable()
|
||
* 函数说明：产生 CONVST 脉冲，转换完成后由 EXTI 中断自动读取 8 通道数据
|
||
*/
|
||
void tpafe5160_start_conv_irq(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：查询已完成的帧序号（消费者判断"有没有新帧"的唯一依据）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：uint32_t 帧序号，EXTI 每读完一帧 +1
|
||
* 限定条件：中断模式已启用
|
||
* 函数说明：取代旧的 data_ready/clear_ready **电平标志**（E-45）——电平标志有三个
|
||
* 写者，其中 start_conv_irq 在触发前清 0，于是"重触发"本身就会抹掉一帧
|
||
* 还没被消费的数据（高速采样系统性丢样且无从发现）。序号只增不清，
|
||
* 消费者比较 seq 即可，重触发不会丢
|
||
*/
|
||
uint32_t tpafe5160_frame_seq(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：原子快照最新一帧（消费者取数的唯一正确姿势）
|
||
* 入口参数：dst - 输出缓冲区 int16_t* 不为 NULL
|
||
* count - 拷贝通道数 uint8_t 1 - 8
|
||
* 返回值：1 - 取到新帧，0 - 无新帧，-1 - 参数无效
|
||
* 限定条件：**任务上下文**调用（内部用 taskENTER_CRITICAL，不可在中断里调）
|
||
* 函数说明：E-58——旧 get_buf() 只返回缓冲区指针，任务再逐通道拷；两步之间被 BUSY
|
||
* EXTI 抢占并跨过一帧周期，拷回的就是**两帧混合**的 8 通道数据（同一时刻
|
||
* 的 8 路值互相错位），且没有任何错误指示。本函数把"选缓冲 + 拷数据 +
|
||
* 记游标"收进一个临界区（只盖 16 字节拷贝），撕裂在设计上消除
|
||
*/
|
||
int tpafe5160_snapshot(int16_t *dst, uint8_t count);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：读取到"FRSTDATA 无跳变"帧的累计次数（芯片死亡 / 总线异常的留痕）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返回值：uint16_t 计数（中断里只加计数不打日志）
|
||
* 限定条件：中断模式已启用
|
||
* 函数说明：E-44——非 0 表示至少有一帧的 8 个值不可信；消费者据此上报自检
|
||
*/
|
||
uint16_t tpafe5160_frstdata_err(void);
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：EXTI 中断处理（由 HAL_GPIO_EXTI_Callback 调用）
|
||
* 入口参数：GPIO_Pin - 触发的引脚号
|
||
* 返回值：无
|
||
* 限定条件：BUSY EXTI 已使能
|
||
* 函数说明：BUSY 下降沿时自动读取 8 通道数据到缓冲区
|
||
*/
|
||
void tpafe5160_exti_handler(uint16_t GPIO_Pin);
|
||
|
||
#ifdef __cplusplus
|
||
}
|
||
#endif
|
||
|
||
#endif /* TPAFE5160_H */
|