[经验] 多功能调试测试助手-阻抗测量AD5933

多功能调试测试助手-阻抗测量AD5933环境说明：CubeSuites+

函数：
//初始化IICA0口
unsigned char I2C_Init(unsigned long clockFreq);


//写数据到从机
unsigned char I2C_Write(unsigned char slaveAddress,
                        unsigned char* dataBuffer,
                        unsigned char bytesNumber,
                        unsigned char stopBit);


//从从机中读数据
unsigned char I2C_Read(unsigned char slaveAddress,
                       unsigned char* dataBuffer,
                       unsigned char bytesNumber,
                       unsigned char stopBit);
//设置AD5933
void AD5933_SetRegisterValue(unsigned char registerAddress,
                             unsigned long registerValue,
                             unsigned char bytesNumber)
//设置AD5933时钟源，及工作时钟
void AD5933_SetSystemClk(char clkSource, unsigned long extClkFreq)

//设置AD5933 输出信号幅度范围，X5，X1放大增益
void AD5933_SetRangeAndGain(char range, char gain)

//配置AD5933 扫频需要的三个参数
void AD5933_ConfigSweep(unsigned long  startFreq,
                        unsigned long  incFreq,
                        unsigned short incNum)

//配置AD933开始扫频工作
void AD5933_StartSweep(void)

//给定已知阻抗电阻，及工作频率，计算增益系数
double AD5933_CalculateGainFactor(unsigned long calibrationImpedance,unsigned char freqFunction)

//给定增益系数，扫频频率，计算未知阻抗
double AD5933_CalculateImpedance(double gainFactor, unsigned char freqFunction)

细列：


//初始化IICA0口
unsigned char I2C_Init(unsigned long clockFreq)
{
    unsigned long fckFreq = 32000000;
    unsigned char wlValue = 0;
    unsigned char whValue = 0;

    /* Enable input clock supply. */
    IICA0EN = 1;

    /* Set the fast mode plus operation. */
    SMC0 = 1;

    /* Set transfer rate. */
    wlValue = (unsigned char)((0.5 * fckFreq) / clockFreq);
    whValue = (unsigned char)(wlValue - (fckFreq / (10 * clockFreq)));
    IICWL0 = wlValue;
    IICWH0 = whValue;

    STCEN0 = 1; // After operation is enabled, enable generation of a start
                // condition without detecting a stop condition.
    WTIM0 = 1;  // Interrupt request is generated at the ninth clock’s
                // falling edge.

    /* Enable I2C operation. */
    IICE0 = 1;

    /* Configure SCLA0 and SDAA0 pins as digital output. */
    P6 &= ~0x03;
    PM6 &= ~0x03;

    return 1;
}

//写数据到从机
unsigned char I2C_Write(unsigned char slaveAddress,
                        unsigned char* dataBuffer,
                        unsigned char bytesNumber,
                        unsigned char stopBit)

unsigned char I2C_Write(unsigned char slaveAddress,
                        unsigned char* dataBuffer,
                        unsigned char bytesNumber,
                        unsigned char stopBit)
{
    unsigned char byte   = 0;
    unsigned char status = 0;

    IICAMK0 = 1;    // Interrupt servicing disabled.
    STT0 = 1;       // Generate a start condition.
    IICAMK0 = 0;    // Interrupt servicing enabled.
    nineClocksFlag = 0;
    IICA0 = (slaveAddress << 1);
    while(nineClocksFlag == 0);
    if(ACKD0)       // Acknowledge was detected.
    {
        for(byte = 0; byte < bytesNumber; byte++)
        {
            nineClocksFlag = 0;
            IICA0 = *dataBuffer;
            while(nineClocksFlag == 0);
            dataBuffer++;
        }
        status = bytesNumber;   
    }
    else
    {
        status = 0xFF;
    }
    if(stopBit)
    {
        SPT0 = 1;           // Generate a stop condition.
        while (IICBSY0);    // Wait until the I2C bus status flag is cleared.
    }

    return status;
}

//从从机中读数据
unsigned char I2C_Read(unsigned char slaveAddress,
                       unsigned char* dataBuffer,
                       unsigned char bytesNumber,
                       unsigned char stopBit)

unsigned char I2C_Read(unsigned char slaveAddress,
                       unsigned char* dataBuffer,
                       unsigned char bytesNumber,
                       unsigned char stopBit)
{
    unsigned char byte   = 0;
    unsigned char status = 0;

    IICAMK0 = 1;    // Interrupt servicing disabled.
    STT0 = 1;       // Generate a start condition.
    IICAMK0 = 0;    // Interrupt servicing enabled.
    nineClocksFlag = 0;
    IICA0 = (slaveAddress << 1) + 1;
    while(nineClocksFlag == 0);
    if(ACKD0)       // Acknowledge was detected.
    {
        ACKE0 = 1;  // Enable acknowledgment.
        for(byte = 0; byte < bytesNumber; byte++)
        {
            if(byte == (bytesNumber - 1))
            {
                ACKE0 = 0U; // Disable acknowledgment.
            }
            WREL0 = 1U;     // Cancel wait.
            nineClocksFlag = 0;
            while(nineClocksFlag == 0);
            *dataBuffer = IICA0;
            dataBuffer++;
        }
        status = bytesNumber;
    }
    else
    {
        status = 0xFF;
    }
    if(stopBit)
    {
        SPT0 = 1;           // Generate a stop condition.
        while (IICBSY0);    // Wait until the I2C bus status flag is cleared.
    }

    return (status);
}

//设置AD5933
void AD5933_SetRegisterValue(unsigned char registerAddress,
                             unsigned long registerValue,
                             unsigned char bytesNumber)

{
    unsigned char byte          = 0;
    unsigned char writeData[2]  = {0, 0};

    for(byte = 0;byte < bytesNumber; byte++)
    {
        writeData[0] = registerAddress + bytesNumber - byte - 1;
        writeData[1] = (unsigned char)((registerValue >> (byte * 8)) & 0xFF);
        I2C_Write(AD5933_ADDRESS, writeData, 2, 1);
    }
}
//设置AD5933时钟源，及工作时钟
void AD5933_SetSystemClk(char clkSource, unsigned long extClkFreq)
{
    currentClockSource = clkSource;
    if(clkSource == AD5933_CONTROL_EXT_SYSCLK)
    {
        currentSysClk = extClkFreq;                 // External clock frequency
    }
    else
    {
        currentSysClk = AD5933_INTERNAL_SYS_CLK;    // 16 MHz
    }
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_LB, currentClockSource, 1);
}

//设置AD5933 输出信号幅度范围，X5，X1放大增益
void AD5933_SetRangeAndGain(char range, char gain)
{
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_HB,
                         AD5933_CONTROL_FUNCTION(AD5933_FUNCTION_NOP) |
                         AD5933_CONTROL_RANGE(range) |
                         AD5933_CONTROL_PGA_GAIN(gain),
                         1);
    /* Store the last settings made to range and gain. */
    currentRange = range;
    currentGain = gain;
}

//配置AD5933 扫频需要的三个参数：起始频率，频率增量，增量数
void AD5933_ConfigSweep(unsigned long  startFreq,
                        unsigned long  incFreq,
                        unsigned short incNum)
{
    unsigned long  startFreqReg = 0;
    unsigned long  incFreqReg   = 0;
    unsigned short incNumReg    = 0;

    /* Ensure that incNum is a valid data. */
    if(incNum > AD5933_MAX_INC_NUM)
    {
        incNumReg = AD5933_MAX_INC_NUM;
    }
    else
    {
        incNumReg = incNum;
    }

    /* Convert users start frequency to binary code. */
    startFreqReg = (unsigned long)((double)startFreq * 4 / currentSysClk *
                                   POW_2_27);

    /* Convert users increment frequency to binary code. */
    incFreqReg = (unsigned long)((double)incFreq * 4 / currentSysClk *
                                 POW_2_27);

    /* Configure the device with the sweep parameters. */
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_FREQ_START,
                            startFreqReg,
                            3);
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_FREQ_INC,
                            incFreqReg,
                            3);
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_INC_NUM,
                            incNumReg,
                            2);
}

//配置AD933开始扫频工作
void AD5933_StartSweep(void)
{
    unsigned char status = 0;

    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_HB,
                            AD5933_CONTROL_FUNCTION(AD5933_FUNCTION_STANDBY) |
                            AD5933_CONTROL_RANGE(currentRange) |
                            AD5933_CONTROL_PGA_GAIN(currentGain),
                            1);
    AD5933_Reset();
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_HB,
                       AD5933_CONTROL_FUNCTION(AD5933_FUNCTION_INIT_START_FREQ)|
                       AD5933_CONTROL_RANGE(currentRange) |
                       AD5933_CONTROL_PGA_GAIN(currentGain),
                       1);
    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_HB,
                       AD5933_CONTROL_FUNCTION(AD5933_FUNCTION_START_SWEEP) |
                       AD5933_CONTROL_RANGE(currentRange) |
                       AD5933_CONTROL_PGA_GAIN(currentGain),
                       1);//启动扫频
    status = 0;
    while((status & AD5933_STAT_DATA_VALID) == 0)//判断状态寄存器中 数据有效
    {
        status = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_STATUS,1);
    };
}

//给定已知阻抗电阻，及工作频率，计算增益系数
double AD5933_CalculateGainFactor(unsigned long calibrationImpedance,unsigned char freqFunction)
{
    double        gainFactor = 0;
    double        magnitude  = 0;
    signed short  realData   = 0;
    signed short  imagData   = 0;
    unsigned char status     = 0;

    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_HB,
                            AD5933_CONTROL_FUNCTION(freqFunction) |
                            AD5933_CONTROL_RANGE(currentRange) |
                            AD5933_CONTROL_PGA_GAIN(currentGain),   
                            1);
    status = 0;
    while((status & AD5933_STAT_DATA_VALID) == 0)
    {
        status = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_STATUS,1);
    }
    realData = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_REAL_DATA,2);
    imagData = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_IMAG_DATA,2);
    magnitude = sqrt(((double)realData * (double)realData) + ((double)imagData * (double)imagData)); //注意数据类型强制转换问题
    gainFactor = 1 / (magnitude * calibrationImpedance);

    return gainFactor;
}

//给定增益系数，扫频频率，计算未知阻抗
double AD5933_CalculateImpedance(double gainFactor, unsigned char freqFunction)

{
    signed short  realData  = 0;
    signed short  imagData  = 0;
    double        magnitude = 0;
    double        impedance = 0;
    unsigned char status    = 0;

    AD5933_SetRegisterValue(AD5933_REG_CONTROL_HB,
                            AD5933_CONTROL_FUNCTION(freqFunction) |
                            AD5933_CONTROL_RANGE(currentRange) |
                            AD5933_CONTROL_PGA_GAIN(currentGain),
                            1);
    status = 0;
    while((status & AD5933_STAT_DATA_VALID) == 0)
    {
        status = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_STATUS,1);
    }
    realData = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_REAL_DATA,2);
    imagData = AD5933_GetRegisterValue(AD5933_REG_IMAG_DATA,2);
    magnitude = sqrt(((double)realData * (double)realData) + ((double)imagData * (double)imagData));   //注意数据类型强制转换问题
    impedance = 1 / (magnitude * gainFactor);

    return impedance;   
}