DAC在我們的項目中經(jīng)常使用到，而使用最多的就是AD56xx系列，包括有單通道的AD5662、雙通道的AD5623和AD5663、以及四通道的AD5624和AD5664等。出于方便復用的原因，我們設(shè)計并實現(xiàn)AD56xx系列DAC的驅(qū)動。

1 、功能概述

AD56xx系列DAC屬于nanoDAC系列，是低功耗，12位、14位或者16位緩沖電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，采用2.7V至5.5V單電源供電。AD56xx采用多功能三線式串行接口，能夠以最高50 MHz的時鐘速率工作，并與標準SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP接口標準兼容。它內(nèi)置片內(nèi)精密輸出放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)軌到軌輸出擺幅。其功能框圖如下所示：

AD56xx系列DAC都有一個24位的移位寄存器，所有的操作都是通過寫移位寄存器來實現(xiàn)的。對于不同的型號其移位寄存器的各位略有差異。具體如下圖所示：

單通道沒有通道選擇位，命令位只有2位，所以我們的軟件實際上就是針對不同的功能需求配置移位寄存器。

2 、驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)

前面已經(jīng)說過，對AD56xx的操作，實際就是根據(jù)需要配置移位寄存器。接下來我們將在此基礎(chǔ)上分析并實現(xiàn)AD56xx系列DAC的驅(qū)動。

2.1 、對象定義

在使用對象之前，我們需要抽象對象的定義。對于AD56xx系列DAC我們需要定義類型枚舉，因為該系列包含有多種DAC模塊。此外我們還要定義AD56xx系列DAC的對象類型。

/*定義DAC器件的類型*/
typedef enum AD56xx{
 AD5662=0，
 AD5623=1，
 AD5643=2，
 AD5663=3，
 AD5624=4，
 AD5644=5，
 AD5664=6，
 TypeNumber，
}AD56xxType;


/* 定義AD56XX對象類型 */
typedef struct AD56xxObject {
  AD56xxType objectType;       //DAC的類型
  void(*WriteDataToDAC)(uint8_t *tData，uint16_t tSize);        //向DAC發(fā)送數(shù)據(jù)
  void(*ChipSelcet)(AD56xxCSType cs);     //片選信號
}AD56xxObjectType;

我們抽象了對象，在我們使用這個對象定義聲明了一個具體的對象時，它只是一個代表對象的變量，我們需要對它進行初始化才可使用。于是我們定義初始化對象函數(shù)。

/* 初始化AD56xx對象 */
void AD56xxInitialization(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxTypeobjectType，AD56xxWritewrite，AD56xxChipSelcetcs)
{
  if((dacObj==NULL)||(write==NULL)||(cs==NULL))
  {
    return;
  }
     
  if(objectTypeobjectType=objectType;
  }
     
  dacObj->WriteDataToDAC=write;
  dacObj->ChipSelcet=cs;
}

2.2 、對象操作

我們已經(jīng)將AD56xx抽象為對象，那么對AD56xx的操作都轉(zhuǎn)化為對某一個對象的操作。接下來我們來實現(xiàn)對象的操作函數(shù)。

2.2.1 、軟件復位

軟件復位也是通過操作輸入移位寄存器來實現(xiàn)的。命令位的定義沒有變化，數(shù)據(jù)段的最后一位作為軟件復位的模式設(shè)定，其它位無效。最后一位為0時，會清除DAC寄存器和輸入寄存器，而最后一位為1時清除掉全部寄存器。最后一位為1時，實際就是上電復位模式。輸入移位寄存器的數(shù)據(jù)格式如下：

其軟件實現(xiàn)如下：

/* 對AD56xx進行軟件復位 */
void Ad56xxSoftwareReset(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxResetTyperesetMode)
{
 uint32_t inputShiftData=0;
 
 if(resetMode==ResetSoftware)
 {
   inputShiftData=RESET|Register_Reset_Software;
 }
 
 if(resetMode==ResetPoweron)
 {
   inputShiftData=RESET|Register_Reset_Poweron;
 }
 uint8_t txData[3];
 txData[0]=inputShiftData>>16;
 txData[1]=inputShiftData>>8;
 txData[2]=inputShiftData;
 
 dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Enable);
 dacObj->WriteDataToDAC(txData，3);
 dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Disable);
}

2.2.2 、上電復位

上電復位也是通過操作輸入移位寄存器來實現(xiàn)的。命令位的定義沒有變化，數(shù)據(jù)段的DB5和DB4定義掉電的模式，而DB1和DB0定義操作的通道。輸入移位寄存器的數(shù)據(jù)格式如下：

其軟件實現(xiàn)如下：

/* 設(shè)置AD56xx上電/掉電工作模式 */
void Ad56xxPowerUpDownMode(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxChannelTypechannel，AD56xxPowerdownTypepowerdownType)
{
  uint32_t inputShiftData=0;
  uint32_t pdc=0;
  uint32_t pdm=0;
  uint32_t cmd=Power_Down;
  
  uint32_t pdChannel[]={DAC_A，DAC_B，DAC_C，DAC_D，DAC_ALL，DAC_None};
 
  pdc=pdChannel[channel];
 
  uint32_t pdMode[]={Normal_Operation，_1K_GND，_100K_GND，Three_State};
 
  pdm=pdMode[powerdownType];
 
  if(dacObj->objectType==AD5662)
  {
    pdc=DAC_None;
    pdm=(pdm<<12);
    cmd=Write_to_Input_Register;
  }
 
  inputShiftData=cmd|pdc|pdm;
  
  uint8_t txData[3];
  txData[0]=inputShiftData>>16;
  txData[1]=inputShiftData>>8;
  txData[2]=inputShiftData;
 
  dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Enable);
  dacObj->WriteDataToDAC(txData，3);
  dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Disable);
}

2.2.3 、 LDAC****功能

除去單通道的設(shè)備外，其他的AD56xx設(shè)備都具有LDAC操作功能。而對LDAC操作的寄存器設(shè)置如下圖所示：

其軟件實現(xiàn)如下：

/* 設(shè)置AD56xx及同類器件LDAC功能 */
void SetAd56xxLdacFunction(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxChannelTypechannel)
{
  uint32_t inputShiftData=0;
 
  uint32_t pdChannel[]={DAC_A，DAC_B，DAC_C，DAC_D，DAC_ALL，DAC_None};
 
  inputShiftData=pdChannel[channel];
 
 inputShiftData=inputShiftData|LDAC_Register_Setup;
 
  uint8_t txData[3];
  txData[0]=(uint8_t)(inputShiftData>>16);
  txData[1]=(uint8_t)(inputShiftData>>8);
  txData[2]=(uint8_t)inputShiftData;

  dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Enable);
  dacObj->WriteDataToDAC(txData，3);
  dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Disable);
}

2.2.4 、內(nèi)部基準電壓源設(shè)置

有一些型號以R結(jié)尾的AD56xx器件是包含有內(nèi)部參考電源的。片內(nèi)基準電壓源在上電時默認關(guān)閉。通過設(shè)置控制寄存器中的軟件可編程位DB0，可以開啟或關(guān)閉此基準電壓源。具體的寄存器設(shè)置如下圖所示：

其軟件實現(xiàn)如下：

/* 開啟或關(guān)閉內(nèi)部參考電壓源 */
void SetInternalReference(AD56xxObjectType*dacObj，AD56xxRefTyperef)
{
  uint32_t inputShiftData=0;
      
  inputShiftData=Reference_Set;
      
  if(ref==AD56xxRef_ON)
  {
     inputShiftData=inputShiftData|Reference_ON;
  }
      
  uint8_t txData[3];
  txData[0]=(uint8_t)(inputShiftData>>16);
  txData[1]=(uint8_t)(inputShiftData>>8);
  txData[2]=(uint8_t)inputShiftData;
 
  dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Enable);
  dacObj->WriteDataToDAC(txData，3);
  dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Disable);
}

2.3.5 、輸出操作

對各輸出通道值的操作也是通過輸入移位寄存器來完成。其數(shù)據(jù)格式如前面輸入移位寄存器的介紹。后16位是數(shù)據(jù)（0-65535），然后是3位地址和3位命令。通訊的時序圖如下所示：

其軟件實現(xiàn)如下：

/* 設(shè)置DA通道的值 */
void SetAD56xxChannelValue(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxChannelTypechannel，uint16_t data)
{
 uint32_t inputShiftData=0;
 uint32_t dac=0;
 uint32_t cmd=WriteTo_Update_DAC_Channel;
 
 uint32_t dacChannel[]={DAC_Channel_A，DAC_Channel_B，DAC_Channel_C，DAC_Channel_D，DAC_Channel_ALL};
 
 uint32_t shiftV[]={0，4，2，0，4，0};
 
 if(channel>=ChannelNone)
 {
   return;
 }
 
 dac=dacChannel[channel];
 
 if(dacObj->objectType==AD5662)
 {
   dac=DAC_Channel_A;
   cmd=Write_to_Input_Register;
 }
 
 inputShiftData=dac|cmd|(data<objectType]);
  
 uint8_t txData[3];
 txData[0]=(uint8_t)(inputShiftData>>16);
 txData[1]=(uint8_t)(inputShiftData>>8);
 txData[2]=(uint8_t)inputShiftData;
 
 dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Enable);
 dacObj->WriteDataToDAC(txData，3);
 dacObj->ChipSelcet(AD56xxCS_Disable);
}

3 、驅(qū)動的使用

我們已經(jīng)實現(xiàn)了AD56xx系列DAC的驅(qū)動，接下來我們就可以使用我們的這個驅(qū)動實現(xiàn)我們的應(yīng)用了。

3.1 、聲明并初始化對象

首先需要使用AD56xx對象類型AD56xxObjectType聲明一個對象變量。具體聲明形式如下：AD56xxObjectType ad56xx;

對象變量需要使用AD56xxInitialization函數(shù)進行初始化。這個函數(shù)的參數(shù)除了對象變量外還有對象類型以及寫數(shù)據(jù)操作和片選操作2個函數(shù)指針。在調(diào)用初始化函數(shù)之前必須準備好這些參數(shù)。所以我們需要按如下類型定義相關(guān)函數(shù)。

/* 向DAC發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)指針類型 */
typedef void(*AD56xxWrite)(uint8_t *tData，uint16_t tSize);


/* 片選操作函數(shù)指針類型 */
typedef void(*AD56xxChipSelcet)(AD56xxCSType cs);

我們實現(xiàn)這幾個函數(shù)并將函數(shù)指針作為參數(shù)傳遞給初始化函數(shù)。初始化函數(shù)的調(diào)用樣式如下：

AD56xxInitialization(&ad56xx，objectType，write，cs);

后兩個參數(shù)即是上面定義的2個函數(shù)的函數(shù)指針。這兩個函數(shù)根據(jù)具體的硬件電路來實現(xiàn)。第二個參數(shù)為對象類型，為AD56xxType枚舉類型。

3.2 、基于對象進行操作

初始化完成后就可以操作對象了。對AD56xx系列DAC對象的操作包括：軟件復位操作，上下電模式控制，LDAC控制，參考電壓操作以及輸出控制。下面將調(diào)用驅(qū)動函數(shù)實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用。

AD56xx系列DAC擁有1到4個通道，所以我們需要為操作制定通道。還有向該通道設(shè)定的數(shù)據(jù)，由于AD56xx系列DAC為12到16位，所以我們要發(fā)送一個不超過16位的無符號整數(shù)。有了這兩個參數(shù)我們就可以調(diào)用SetAD56xxChannelValue函數(shù)為AD56xx系列DAC設(shè)定輸出了。

SetAD56xxChannelValue(&ad56xx，channel，data);

第二個參數(shù)為設(shè)定的通道，是一個AD56xxChannelType類型的枚舉，以此決定我們當前操作的是哪一個通道。而其它的函數(shù)：

/*設(shè)置AD56xx上電/掉電工作模式*/
void Ad56xxPowerUpDownMode(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxChannelTypechannel，AD56xxPowerdownType powerdownType);
 
/*對AD56xx進行軟件復位*/
void Ad56xxSoftwareReset(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxResetTyperesetMode);
 
/* 開啟或關(guān)閉內(nèi)部參考電壓源 */
void SetInternalReference(AD56xxObjectType *dacObj，AD56xxRefTyperef);
 
/*設(shè)置AD56xx及同類器件LDAC功能*/
void SetAd56xxLdacFunction(AD56xxObjectType*dacObj，AD56xxChannelType channel);

其調(diào)用方式是類似的。需要指出的是SetInternalReference函數(shù)，只有具有內(nèi)部參考電源的器件調(diào)用這個函數(shù)才有作用。

4 、應(yīng)用總結(jié)

我們使用AD56xx系列DAC實現(xiàn)過多種應(yīng)用，都是基于我們的驅(qū)動開發(fā)的。使用的結(jié)果基本都與我們的預(yù)期一樣。

需要注意對象的類型，特別是AD5662的移位寄存器有很大區(qū)別。雖然驅(qū)動在這一方面作了處理，但是基于初始化時配置的類型執(zhí)行的。所以在調(diào)用初始化函數(shù)初始化對象時一定要傳遞正確的類型。

**源碼公布到GitHUB：**https://github.com/foxclever/ExPeriphDriver