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[参考译文] ADS1015-Q1：如何在 ESP32上使用四个 ADC 达到4x3300SPS？

admin
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Other Parts Discussed in Thread: ADS1015, ADS1015-Q1, ADS131B04-Q1
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1307854/ads1015-q1-how-to-reach-4x3300-sps-with-four-adcs-on-an-esp32

器件型号：ADS1015-Q1
主题中讨论的其他器件：ADS1015、 ADS131B04-Q1

您好！

我想使用 ESP32-S2以3.3kHz 的频率同时读取4个差分信号。 我当时正在考虑在一条以400kHz 运行的 I2C 总线上使用4个 ADS1015。 不过、我无法达到3300SPS、即使在连续模式下也是如此(我认为400kHz 速度不够、但我找不到有关 ESP32高速 I2C 模式的文档和示例。 我尝试了使用1 MHz、这是可接受的最高值、但实际上运行速度比400kHz 时慢。) 我正在搜索一个可并行执行4次差动转换的替代 ADC、然后一次性读取4个采样值、但找不到它。 您有什么建议？ 我的规格是：至少3.3kHz、至少12位、4个同步差动 ADC 转换、最好有一条最大频率为400KHz 的 I2C 总线。 如果需要、我将更改为具有两条 I2C 总线的 ESP32-S3。 有关如何将2.4 MHz 处的 ESP32总线与4个 ADS1015搭配使用的示例也非常好！ 也可以选择更适合的 ADC。

Best、Jeroen

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    大家好、Jeroen D、

    鉴于美国的假日周、请预计1月2日这一周内会有回复。 感谢您的耐心等待

    -Bryan

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    Jeroen、

    [报价 userid="588981" url="~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1307854/ads1015-q1-how-to-reach-4x3300-sps-with-four-adcs-on-an-esp32 "]但是，我无法达到3300sps，即使在连续模式下也不能达到(我认为400kHz 是不够速度[/报价]

    400kHz 应大于足够的速度以读取所有四个 ADS1015-Q1器件。 如果您需要、ADS1015也支持高速模式、但应该不需要。 如果您需要有关 I2C 通信故障排除的帮助、我需要查看不良通信的示波器或逻辑分析仪快照。

    使用此器件时遇到的更大问题是 ADS1015-Q1无法同时采样。 使用此 ADC 可实现同步采样的最接近方式是同时启动其单次转换、而这会受到为启动转换而执行必要通信的速度的限制。

    我们没有可以同时对四个不同通道采样的 I2C 器件、因此建议使用 SPI 器件。 ADS131B04-Q1符合您的描述、而且具有板载振荡器、如 ADS1015-Q1、因此您无需提供时钟信号。

    如果您还有任何问题要问我、请告诉我、

    列维德弗里斯

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    您好，Levi，感谢您的答复！ 遗憾的是、ESP32似乎不支持高速模式、但我无法100%确定。 那么、现在假设使用快速模式。

    通过查看 ADS1015数据表的7.6时序要求、我实际上认为在快速模式下、有足够的时间通过一条 I2C 总线读取四个 ADC。 但在实践中、对于 ESP32-S2、我需要选择500kHz 以只读 两个 ADC 的原因是400kHz 太慢(在700kHz 时、我收到读取错误、但这是另一个问题)。

    由于 ESP32内核使用内核库中的中断、因此我无法使用 RDY 信号上生成的中断来读取数据。 相反、我从中断中恢复 FreeRTOS 任务、以读取样本。 这对于一个 I2C 上的两个 ADS1015在3300SPS 下也可以正常使用、但我无法使用三个 ADS1015。 欢迎就这方面提出任何建议！

    对于同时采样、我现在计划使用一个 RDY 引脚生成中断、恢复读取任务并读取全部四个 ADC。 根据不同 ADC 之间的漂移、我可能会丢失一个样本或多次读取某个样本、然后我会进行预期、但我认为这对于我的用例而言不太重要。

    我将查看 ADS131B04-Q1数据表。 我希望它也有一个内部基准电压:)。 您是否希望通过 SPI 进行的读取大幅加快？

    此致、Jeroen

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    TI__Guru**** 668880 points
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    您好、Jeroen、

    查看 ADS1015数据表的7.6时序要求、我确实认为在快速模式下有足够的时间通过一条 I2C 总线读取四个 ADC。 但在实践中、对于 ESP32-S2、我需要选择500kHz 以只读 两个 ADC 的原因是400kHz 太慢(在700kHz 时、我收到读取错误、但这是另一个问题)。[/报价]

    您能详细介绍一下您在这里看到的问题吗？ 如果您从四个 ADC 进行读取、则每个采样应有121个 I2C 时钟周期(3.3kSPS)、这意味着为每个 ADC 分配了30.3个时钟进行读取。 您应该能够在27位(一个地址字节加上两个结果字节)内对同一寄存器进行重复读取、并且仍然有3个周期来执行开始和停止。 如果您的微控制器使用400kHz、我预计它应该能够至少做3个 ADC、但如果您无法很好地控制时序、那么您的运行可能太慢而无法从4个 ADC 中读取数据。 请确保您没有重复写入地址指针寄存器、因为这样会浪费您的时钟周期：

    本文档有一小部分介绍了高速运行情况、对您可能会有所帮助： https://www.ti.com/lit/an/sbaa565/sbaa565.pdf

    另请记住、该器件只应在快速模式下以高达400kHz 的频率运行、超过该频率运行可能会导致通信错误。

    由于 ESP32内核使用内核库中的中断、因此我无法使用 RDY 信号生成的中断来读取数据。 相反、我从中断中恢复 FreeRTOS 任务、以读取样本。 这对于一个 I2C 上的两个 ADS1015在3300SPS 下也可以正常使用、但我无法使用三个 ADS1015。 任何关于这一点的建议都很受欢迎！

    我对您刚才提到的特定硬件/软件设置了解不多、但这可能是您在微控制器方面所做的事情。 如果您有逻辑分析仪或示波器、则可以轻松地检查 I2C 通信是否以及查看输出是否错误。

    要同时采样，我现在计划使用一个 RDY 引脚生成中断，恢复读取任务并读取全部四个 ADC。 根据不同 ADC 之间的漂移、我可能会漏掉一个样本、或者每次重复读取一个样本、然后我就会预期、但我认为这对于我的用例来说不太重要。

    这是可行的、但从任何意义上讲、它都不是"同时"的、因为 µs 在最坏的情况下、采样可能是一个完整转换(303 μ s)。

    我准备查看 ADS131B04-Q1数据表。 我希望它也有一个内部基准电压:)。 您是否希望 SPI 上的读出速度明显更快？

    是的、ADS131B04-Q1具有内部基准电压。 SPI 通常对其额定速度具有更高的上限、并可以在 ADS131B04-Q1上的25MHz 下运行。

    [/quote]
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    TI__Guru**** 668880 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好,Levi, 非常感谢你的全面答复,这是非常感谢!  

    我使用的是 ESP32 HAL (硬件抽象层)的功能。 I time 读取一个寄存器所需的微秒数(且该函数每次确实会发送地址指针)、然后 I time 调用此函数两次(每个 ADS 一次)、在500kHz 频率下获得3300个样本。 这需要1015ms 左右。 15ms 用于打印我认为的结果。 当我做同样的操作、但这次读取3 ADS 需要2015毫秒。 我几乎可以确定的是：由于3次读取操作花费的时间太长、我错过了由中断设置的 RDY 标志、因此我错过了一个完整的周期、从而导致了两倍的预期时间。 在以400kHz 的频率读取两个 ADS 时会发生相同的情况

    接下来我要测试的是，感谢您的所有建议，直接致电驾驶员。 这就提供了重复仅读取 I2C 总线而不重新发送地址指针的机会。 我很好奇这个在 持续时间的 Wlll 节目是什么。

    我认为糟糕结果的根本原因在于标准 ESP 核心库中的内容。 我在互联网上的某个位置发现一个论坛线程、报告不必要地等待 FreeRTOS 节拍。 这也可能是我遇到问题的原因。  我希望通过使用低级驱动程序函数来避免这些问题。

    我有一个示波器、但我不是很有经验。 此外,我感到不安的是,它将导致同样的结论:有一个不必要的等待。 然后我仍然需要找到或避免等待...

    我知道采样有可能相隔一个完全转换。 是否有办法同步它们？ 我也不知道该怎么说。 我能做的最好的事情就是尽可能短的时间后启动它们。 但即使这样、ADS 也会在不同的色谱中漂移一点。 对于如何同步四个 ADS 的任何想法,都是非常受欢迎的!

    由于对3相电源进行采样是一个相对通用的用例、因此可能需要一个同时进行3个采样的 ADC 来为 TI 开发一款新产品？

    我快速浏览了  ADS131B04-Q1数据表。 它的规格比 ADS1015更好、但目前我先尝试解决 ADS1015的时序问题

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    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Jeroen、

    我认为糟糕结果的根源是 stadard ESP 核心库中的内容。 我在互联网上的某个位置发现一个论坛线程、报告不必要地等待 FreeRTOS 节拍。 这也可能是我遇到问题的原因。 通过 使用低级驱动程序函数，我希望能避免这些问题。

    如果您希望从微控制器获得这种级别的性能、您很可能必须熟悉器件的功能、尤其是外设、并 编写利用微控制器提供的任何硬件加速的代码。

    我有一个示波器，但我对它不太熟悉。 此外,我感到不安的是,它将导致同样的结论:有一个不必要的等待。 然后我仍然需要找到或避免等待。

    这对于您当前进行的故障排除并不是必需的、但它是一个有用的调试工具、您在完成之前可能会发现它很有用。 这是一种检查输出的防火方法、因为必要时所有通信都必须存在于 I2C 线路上。

    对于如何同步四个 ADS 的任何想法都非常受欢迎！

    实际上、这款器件根本无法实现。 没有您可以发送的"SYNC"信号来强制所有设备聚集在一起。

    由于三相功耗采样是一个相对一般的用例，因此可能一个同时进行三个样本的 ADC 可能是 TI 新产品的创意吗？

    实际上、我们提供多通道器件、如这样的器件- ADS131B04是一种4通道同步采样 ADC、而我们提供类似的8通道器件。 我们的器件恰好具有3个通道、但在我的估计中、4通道 ADS131B04更适合您的用例。

    如果您还有任何问题、请告诉我、

    列维德弗里斯

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    你好 Levi ,再次感谢你:)。 TI 是否提供任何具有与以前相同的速度和分辨率规格的4个差动通道同步 ADC？ 此致、Jeroen

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    Jeroen、

    如数据表中所述、ADS131B04是一款具有4条同步采样输入通道的差分器件。

    在我们的目录中搜索时、您可以按特征进行筛选、例如输入架构以及您之前提到的所有其他特征。 下面是一个在目录中进行搜索的示例、您可能会觉得它很有用： https://www.ti.com/data-converters/adc-circuit/precision-adcs/products.html#84=12%3B32&776=Differential&1028=3%3B16&3091=Simultaneous%20Sampling&157max=3.3%3B8000&sort=1130;asc&

    如果有任何不清楚的地方、

    列维德弗里斯

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    您好、Levi：

    现在一切都很清楚。 我在地址0x48和0x49上的一条 I2C 总线上具有两个 ADS1015的测试 PCB。 我会在本周结束前收到这些通知。 我将首先对此进行重点介绍。 如果仍然需要、我可能会进一步研究 ADS131B04。 再次感谢您提供的所有见解！

    此致、Jeroen