Typ K Sensor mit ADS1118: SPI Problem

[Daniel (Gast)]

Hallo Wissende,

Ich versuche seit einigen Stunden, den ADS1118 ans Laufen zu bekommen
und so richtig will es nicht.
Ich habe im Anhang ein Screenshot vom Logic Analyzer, der verrät, dass
der ADS den Befehl nicht zu akzeptieren scheint (bei der
32Bit-Übertragung werden am Ende nicht die gesendeten Config-Bytes
übertragen.
Ich wäre sehr dankbar darüber, wenn sich jemand meinem Problem widmen 
würde.
Der ADS soll ebenfalls mit einem Typ-K Sensor verwendet werden und der
ansteuernde µC ist ein ATMEGA8A, der mit nem Quarz auf 8MHz läuft.

Vielen Dank für eure Hilfe,

Daniel





Anwendungsbeispiel:

aus main.c:

//(...)
void initialise(){
  spiInit(SPI_MODE_1, SPI_MSB, SPI_NO_INTERRUPT, 
  _delay_ms(500);
  blinkLED();
}
//(...)
int main(void)
{
  initialise();
  
  
  float temp1, temp2, temp3, temp4;
  

    while (1) 
    {                     
    
    // LED Status invertieren
    _delay_ms(500);
    LEDPORT ^= (1<<LEDstatus);          

    temp1 = perform16BitMeasurement(ADS_DEFAULT_CONFIG_LINKS);
    _delay_us(100);
    temp2 = perform16BitMeasurement(ADS_DEFAULT_CONFIG_LINKS_INT);
    _delay_us(100);
    temp3 = perform16BitMeasurement(ADS_DEFAULT_CONFIG_RECHTS);
    _delay_us(100);
    temp4 = perform16BitMeasurement(ADS_DEFAULT_CONFIG_RECHTS_INT);
    _delay_ms(500);
  }
}

aus SPIinit.h

#ifndef TRUE
#define TRUE 1
#endif

#ifndef FALSE
#define FALSE 0
#endif


#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdint.h>
#include <util/delay.h> 

#include <stdlib.h>




#ifndef SPIINIT_H_
#define SPIINIT_H_


//PinDef
#define SPI_SS_STAT_REG PINB
#define SPI_SS_PORT PORTB
#define SPI_SS_PIN PORTB2
#define SPI_SCK_PIN PORTB5
#define SPI_MOSI_PIN PORTB3
#define SPI_MISO_PIN PORTB4

//SPI clock modes
#define SPI_MODE_0 0x00 /* Sample (Rising) Setup (Falling) CPOL=0, CPHA=0 */
#define SPI_MODE_1 0x01 /* Setup (Rising) Sample (Falling) CPOL=0, CPHA=1 */
#define SPI_MODE_2 0x02 /* Sample (Falling) Setup (Rising) CPOL=1, CPHA=0 */
#define SPI_MODE_3 0x03 /* Setup (Falling) Sample (Rising) CPOL=1, CPHA=1 */

// data direction
#define SPI_LSB 1 /* LSB first */
#define SPI_MSB 0 /* MSB first */

// Interrupt when data received (SPIF bit received)
#define SPI_NO_INTERRUPT 0
#define SPI_INTERRUPT 1

// slave or master with clock div
#define SPI_SLAVE 0xF0
#define SPI_MSTR_CLK2 0x04 /* chip clock/2 */
#define SPI_MSTR_CLK4 0x00 /* chip clock/4 */
#define SPI_MSTR_CLK8 0x05 /* chip clock/8 */
#define SPI_MSTR_CLK16 0x01 /* chip clock/16 */
#define SPI_MSTR_CLK32 0x06 /* chip clock/32 */
#define SPI_MSTR_CLK64 0x02 /* chip clock/64 */
#define SPI_MSTR_CLK128 0x03 /* chip clock/128 */


void spiInit(  uint8_t mode,      // timing mode SPI_MODE[0-4]
        uint8_t dord,             // data direction SPI_LSB|SPI_MSB
        uint8_t interruptEnable, // whether to raise interrupt on recieve
        uint8_t msClock); // clock diviser

uint8_t spiTransceiveByte(uint8_t data, uint8_t eot);

#endif

aus SPIinit.c

#include "SPIinit.h"

//initialise the SPI Bus
void spiInit(uint8_t mode, uint8_t dord, uint8_t interruptEnable, uint8_t msClock)
{
  // specify pin directions for SPI pins on port B
  if (msClock == SPI_SLAVE) {            // if slave SS and SCK is input
    DDRB &= ~(1<<SPI_MOSI_PIN);          // input
    DDRB |= (1<<SPI_MISO_PIN);          // output
    DDRB &= ~(1<<SPI_SS_PIN);          // input
    DDRB &= ~(1<<SPI_SCK_PIN);          // input
    } else {
    DDRB |= (1<<SPI_MOSI_PIN);          // output
    DDRB &= ~(1<<SPI_MISO_PIN);          // input
    DDRB |= (1<<SPI_SCK_PIN);          // output
    DDRB |= (1<<SPI_SS_PIN);          // output
  }
  SPCR = ((interruptEnable ? 1 : 0)<<SPIE)    // interrupt enabled
  | (dord<<DORD)                  // LSB or MSB
  | (((msClock != SPI_SLAVE) ? 1 : 0) <<MSTR)    // Slave or Master
  | (((mode & 0x02) == 2) << CPOL)        // clock timing mode CPOL
  | (((mode & 0x01)) << CPHA)            // clock timing mode CPHA
  | (((msClock & 0x02) == 2) << SPR1)        // cpu clock divisor SPR1
  | ((msClock & 0x01) << SPR0);          // cpu clock divisor SPR0
  

  SPSR = (((msClock & 0x04) == 4) << SPI2X);    // clock divisor SPI2X
  
  SPCR |= (1<<SPE); //enable SPI
}

uint8_t spiTransceiveByte(uint8_t data, uint8_t eot){
  //pull down the slave select pin
  SPI_SS_PORT &= !(1<<SPI_SS_PIN);
  _delay_us(3);
  
  // Load data into the buffer
  SPDR = data;
  
  //Wait until transmission complete
  while(!(SPSR & (1<<SPIF)));
  
  //if end of transmission is reached, pull up the ssPin
  if(eot)  SPI_SS_PORT |= (1<<SPI_SS_PIN);
  
  // Return received data
  return SPDR;
}

aus tempADS1118.h

#include "SPIinit.h"
#include <stdlib.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdint.h>

#ifndef TRUE
#define TRUE 1
#endif

#ifndef FALSE
#define FALSE 0
#endif


#ifndef TEMPADS1118_H_
#define TEMPADS1118_H_


/* left ext sense
 * SingleShot (SS)
 * default MUX to left (MUX = 000; default)
 * lowest amplification (e.g. PGA = 101)
 * SingleShot + PowerDown (MODE = 1)
 * 16SPS DataRate (DR = 001)
 * ADC mode (TS_MODE = 0; default)
 * internal pullup resistor (PULL_UP_EN = 1)
 * no operation (NOP = 01) otherwise failure
 * Reserved always 1 (R=1)
 */

#define ADS_DEFAULT_CONFIG_LINKS 0b1000101100101011//1 000 101 1 001 0 1 01 1



/* right ext sense
 * SingleShot (SS)
 * MUX to right (MUX = 011)
 * lowest amplification (e.g. PGA = 101)
 * SingleShot + PowerDown (MODE = 1)
 * 16SPS DataRate (DR = 001)
 * internal pullup resistor (PULL_UP_EN = 1)
 * no operation (NOP = 01) otherwise failure
 * Reserved always 1 (R=1)
 * ADC mode (TS_MODE = 0; default)
 */

#define ADS_DEFAULT_CONFIG_RECHTS 0b1011101100101011//1 011 101 1 001 0 1 01 1


/* left int sense
 * SingleShot (SS)
 * MUX to left (MUX = 000; default)
 * lowest amplification (e.g. PGA = 101)
 * SingleShot + PowerDown (MODE = 1)
 * 16SPS DataRate (DR = 001)
 * internal pullup resistor (PULL_UP_EN = 1)
 * no operation (NOP = 01) otherwise failure
 * Reserved always 1 (R=1)
 * Tsense mode (TS_MODE = 0)
 */

#define ADS_DEFAULT_CONFIG_LINKS_INT 0b1000101100111011 //1 000 101 1 001 1 1 01 1



/* right int sense
 * SingleShot (SS)
 * MUX to right (MUX = 011)
 * lowest amplification (e.g. PGA = 101)
 * SingleShot + PowerDown (MODE = 1)
 * 16SPS DataRate (DR = 001)
 * Tsense mode (TS_MODE = 1)
 * internal pullup resistor (PULL_UP_EN = 1)
 * no operation (NOP = 01) otherwise failure
 * Reserved always 1 (R=1)
 */

#define ADS_DEFAULT_CONFIG_RECHTS_INT 0b1011101100111011 //1 011 101 1 001 1 1 01 1


#define ADS_DEFAULT_CONFIG_T0    ADS_DEFAULT_CONFIG_LINKS
#define ADS_DEFAULT_CONFIG_T0_INT  ADS_DEFAULT_CONFIG_LINKS_INT
#define ADS_DEFAULT_CONFIG_T1    ADS_DEFAULT_CONFIG_RECHTS
#define ADS_DEFAULT_CONFIG_T1_INT  ADS_DEFAULT_CONFIG_RECHTS_INT




//perform one 16Bit Measurement (which is the measurement size of our ADC)
int16_t perform16BitMeasurement(int16_t valueMsg);

#endif /* TEMPADS1118_H_ */

aus tempADS1118.c

#include "tempADS1118.h"

//perform one 16Bit Measurement (which is the measurement size of our ADC)
int16_t perform16BitMeasurement(int16_t valueMsg){
  //request measurement
  uint8_t msgP1 = (uint8_t) (valueMsg >> 8); //MSB
  uint8_t msgP2 = valueMsg % 256 ; //LSB

  
  uint8_t valP1 = 0;
  uint8_t valP2 = 0;
  
  
  spiTransceiveByte(msgP1, FALSE);
  spiTransceiveByte(msgP2, TRUE);
  
  _delay_us(250);
  
  //receive value (16bit = 2Byte); MSB first - shift - LSB
  uint16_t value = 0;
  valP1 = (int16_t)spiTransceiveByte(msgP1, FALSE);
  valP2 = (int16_t)spiTransceiveByte(msgP2, FALSE);
  spiTransceiveByte(msgP1, FALSE);
  spiTransceiveByte(msgP2, TRUE);
  
  
  value = valP1 << 8 + valP2;
  
  return value;
}

[Jim M. (turboj)]

Falsches "Not" in:

SPI_SS_PORT &= !(1<<SPI_SS_PIN);

Das muss ein "~" statt dem "!" sein. Klappt hier beim CS mehr oder 
weniger zufällig, könnte Dir aber weitere Bits kaputt machen.

Du verwendest hier:

int16_t perform16BitMeasurement(int16_t valueMsg)

recht viele vorzeichenbehaftete Integer. Bei denen ist das Shiften vom 
Vorzeichenbit undefiniertes Verhalten in C. Besser uint16_t benutzen.

[Daniel (Gast)]

Hallo Jim,

Vielen Dank, dass du dich mit meinem Problem beschäftigst.

Jim M. schrieb:
> Das muss ein "~" statt dem "!" sein.
ist ausgetauscht.


Jim M. schrieb:
> int16_t perform16BitMeasurement(int16_t valueMsg)
und diese Funktion einfach als uint16_t implementiert.


Ich habe die Verbesserungen vorgenommen, leider kommen noch immer keine 
vernünftigen Daten rüber. Einerseits wird das Konfigurationsregister 
nicht korrekt wiedergegeben und andererseits ergeben die Spannungswerte 
keinen Sinn..
Ich habe nun mehrere Male gecheckt, dass sowohl polarity als auch phase 
stimmen, dass ich wie im Datenblatt beschrieben MSB first anwende und 
jetzt habe ich noch eingebaut, dass zunächst auf das Zeichen des ADS1118 
gewartet wird, dass eine neue Messung verfügbar ist. Es läuft dennoch 
nicht. Auch habe ich bereits den Logic Analyzer sowohl über einen 
Adapter angeschlossen, als auch direkt am ADS und es kommen auch überall 
die gleichen Werte heraus. Daran lese ich ab, dass ich hinsichtlich des 
Messens keinen Fehler durch den Adapter mache.. Ich bin ein bisschen 
ratlos. Hast du sonstige Ideen bezüglich diagnostischer Möglichkeiten?
Grüße,

Daniel

[Wolfgang (Gast)]

Daniel schrieb:
> Ich habe die Verbesserungen vorgenommen, leider kommen noch immer keine
> vernünftigen Daten rüber.

Dann spring über deine Schatten und erfinde das Rad nicht neu
https://github.com/HydroSense/ADS1118

[Paul (Gast)]

Schon Dein Init-Aufruf ist kaputt:

Daniel schrieb:
> spiInit(SPI_MODE_1, SPI_MSB, SPI_NO_INTERRUPT,

da fehlt was.
Kompiliert das so ohne Warnungen?

[Daniel (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Dann spring über deine Schatten und erfinde das Rad nicht neu
> https://github.com/HydroSense/ADS1118

Vielen Dank, Wolfgang. Die Sache ist, dass da mit Arduino Libraries 
gearbeitet wird und ich die nicht mitschleppen möchte. Zudem ist es eine 
Klassenstruktur. Ich arbeite mit C, nicht C++, daher ist das mit dem 
Klassen umwurschteln so eine Sache.. Werde dennoch mal versuchen, was 
für mich abzuleiten, guter Tipp!

Paul schrieb:
> da fehlt was.
> Kompiliert das so ohne Warnungen?

Danke Paul. Beim Kopieren in das Forum ist mir ein Fehler unterlaufen:
Der von mir verwendete Code an dieser Stelle ist:

aus main.c:

 spiInit(SPI_MODE_1, SPI_MSB, SPI_NO_INTERRUPT, SPI_MSTR_CLK32);

[Jim M. (turboj)]

Daniel schrieb:
> (bei der
> 32Bit-Übertragung werden am Ende nicht die gesendeten Config-Bytes
> übertragen.

Weden sie doch - bis auf das oberste Bit, welches immer als "0" gelesen 
wird (Datenblatt Seite 25).

Fasse zusammen: Funktioniert genauswo wie dokumentiert.

[Daniel (Gast)]

Jim M. schrieb:
> (Datenblatt Seite 25)

Offensichtlich war ich nicht aufmerksam genug. Dankeschön...