[参考译文] ADS8665：无需同步 CS 和 CLK 信号即可在固定周期获取样本

您好！

如果您感兴趣、我找到了一种方法、可以使用配置为 SPI 从器件的 STM32 通过 ADS8665 ADC 实现周期性采样率、所有这些都没有 CPU 参与。 在此设置中、尽管 STM32 不是 SPI 主器件、但它基本上控制时序信号、将主器件行为模拟到来自 ADC 的位拆裂数据。 以下是我如何连接所有内容：

我使用 TIM2 为 ADS8665 生成片选 (CS) 信号。 TIM2 不仅控制 CS 线路、还充当 TIM8 的触发源、TIM8 负责生成 SPI 时钟。 每次切换 CS 线路时、ADS8665 从其模拟输入捕获样本。 在 CS 激活后不久、触发 TIM8 以输出具有 16 个脉冲的 50%占空比 PWM、该脉冲用作 SPI 时钟信号。 下面是在 STM32CubeIDE 中配置它的方式：

两个计时器都以 108MHz 运行、通过将该频率除以 2250、可以实现所需的 48kHz 采样率。 在 TIM2 中、通道 1 配置为在 225 个计时器计数后生成 CS 信号。 通道 4 未连接到任何物理输出时、在内部用于触发 TIM8。 其比较值设置为 725、以确保 TIM8 生成的时钟信号与有效 CS 状态中心对齐。 输出触发源配置为 OC4REF。

TIM8 配置为从模式、其触发源设置为 ITR1 并将其链接到 TIM2。 请注意、不同 STM32 型号的触发器映射（如 ITR1）可能会有所不同、因此务必查阅参考手册以验证哪个计时器连接到哪个 ITR 输入。 TIM8 设置为 1 脉冲模式并配置为 16 重复计数器、因此每个触发器正好生成 16 个时钟脉冲。 时钟信号在通道 2 上以 864kHz 的频率输出。 对于 50%占空比、我将 PWM 脉冲宽度设置为 62、这是周期值 (125) 的一半。

在 SPI 端、我将外设配置为仅接收从模式、数据大小为 16 位。 我启用了 DMA 和 NVIC 中断、并将 DMA 设置为具有半满阈值和半字（16 位）数据宽度的循环模式。

有几个要点需要在代码中正确处理。

1 — 您必须在 main.c 中的主计时器 (TIM2) 之前初始化从计时器 (TIM8) 这可确保正确同步并防止过早触发。

int main(void)
{

  /* MPU Configuration--------------------------------------------------------*/
  MPU_Config();

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */
  MX_TIM8_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE END SysInit */
  
  //rest of the initialization.....
}

2 — 用于 SPI 数据接收的 DMA 缓冲区必须正确地存储器对齐。 如果未对齐、数据可能会错位 1 个字节、这可能会导致不正确的读取、甚至缓冲区溢出。

// This may not work
struct {
	volatile uint8_t a;
	volatile uint8_t b;

	uint8_t raw_buf[K * 2];
} data_str;

// This does work
struct {
	volatile uint8_t a;
	volatile uint8_t b;

	uint8_t raw_buf[K * 2] __ALIGNED(4);
} data_str;

为确保可靠启动、初始化序列非常重要。 您应该首先开始 SPI DMA 接收、然后启动从计时器 (TIM8)、最后启动主计时器 (TIM2)。 此顺序可确保在信号开始流动之前所有元件都准备就绪。

void addaq_data_init() {
	HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi2, data_str.raw_buf, BUF_SIZ_BYTES * 2);
	osDelay(1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
}

在正确设置所有内容后、系统可以正常工作、这一点通过在逻辑分析仪上捕获的波形证实。

如果您注意到第一个时钟脉冲出现得太早、这是因为 TIM2（主器件）在 TIM8（从器件）之前启动。 只需反转初始化顺序（在 TIM2 之前启动 TIM8）即可解决此问题。

进行该调整后、我收到了预期的 ADC 值 0x7FE0（对应于 0x7FE = 2046）、从而确认数据正在正确写入原始 DMA 缓冲器。