一、简介：
ADS1110 是德州仪器（TI）生产的16位精密集成的Δ-Σ模数转换器，采用超小型的SOT-23-6封装，特别适合空间受限且需要高分辨率测量的STM32LXXX低功耗物联网节点或便携设备。
二、主要技术特性：
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分辨率：16位，无失码
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采样率：可编程（15SPS，30SPS，60SPS，240SPS）
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输入通道：1个差分输入（可配置为单端）
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内部基准：2.048V ±0.05%，温漂5ppm/°C
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可编程增益（PGA）：增益最高8倍
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接口 ：兼容I²C，器件地址由型号后缀（A0）固定为
1001 000（即0x48） -
电源：2.7V - 5.5V，适合与STM32LXXX共用3.3V供电
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功耗：连续转换模式240μA；单次转换模式具有自动断电功能，闲置电流极低
三、主要应用：
工业过程控制、智能变送器、便携仪器、高精度温度测量（可直接连接热电偶或RTD）。
四、内部原理框图：
五、典型应用：
六、引脚定义：
| ADS1110引脚 | 功能 | 连接至STM32LXXX | 备注 |
|---|---|---|---|
| VDD | 电源 | 3.3V | 需并联0.1μF陶瓷电容紧靠芯片放置 |
| GND | 地 | GND | |
| SCL | I²C时钟 | PB6 (I2C1_SCL) 或任意开漏GPIO | 必须外接上拉电阻（4.7kΩ） |
| SDA | I²C数据 | PB7 (I2C1_SDA) 或任意开漏GPIO | 必须外接上拉电阻（4.7kΩ） |
| VIN+ | 差分正输入 | 模拟信号源 | 对地电压范围：GND-0.2V 至 VDD+0.2V |
| VIN- | 差分负输入 | 模拟信号源/AGND | 单端模式接模拟地 |
七、头文件：
#ifndef __ADS1110_H
#define __ADS1110_H
#include "stm32l0xx_hal.h"
/* ADS1110 设备地址 (A0后缀固定为0x48) */
#define ADS1110_ADDRESS 0x48 // 7位地址，左移1位后为0x90（写）/0x91（读）
/* 配置寄存器位定义 (ADS1110只有一个8位配置寄存器) */
#define ADS1110_REG_CONFIG 0x00 // 唯一可写的寄存器（实际发送命令时无需指定地址，直接写1字节）
typedef enum {
ADS1110_DR_240SPS = 0x00, // 240 SPS (默认)
ADS1110_DR_60SPS = 0x01, // 60 SPS
ADS1110_DR_30SPS = 0x02, // 30 SPS
ADS1110_DR_15SPS = 0x03, // 15 SPS
} ADS1110_DataRate_t;
typedef enum {
ADS1110_PGA_1 = 0x00, // 增益 1 (FSR = ±2.048V)
ADS1110_PGA_2 = 0x04, // 增益 2 (FSR = ±1.024V)
ADS1110_PGA_4 = 0x08, // 增益 4 (FSR = ±0.512V)
ADS1110_PGA_8 = 0x0C, // 增益 8 (FSR = ±0.256V)
} ADS1110_PGA_t;
typedef enum {
ADS1110_MODE_CONTINUOUS = 0x00, // 连续转换模式
ADS1110_MODE_SINGLE = 0x10, // 单次转换模式（自动断电）
} ADS1110_Mode_t;
/* 读出的原始数据包：2字节ADC数据 + 1字节配置寄存器 */
typedef struct {
uint16_t adc_raw; // 16位转换结果（二进制补码格式）
uint8_t config_reg; // 当前的配置寄存器值
uint8_t dr : 2; // 解析出的数据速率
uint8_t pga : 2; // 解析出的增益
uint8_t mode : 1; // 解析出的模式
uint8_t reserved : 3;
} ADS1110_Data_t;
/* 公有函数声明 */
HAL_StatusTypeDef ADS1110_WriteConfig(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t config);
HAL_StatusTypeDef ADS1110_ReadData(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_Data_t *adc_data);
HAL_StatusTypeDef ADS1110_SetMode(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_Mode_t mode);
HAL_StatusTypeDef ADS1110_SetDataRate(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_DataRate_t dr);
HAL_StatusTypeDef ADS1110_SetPGA(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_PGA_t pga);
float ADS1110_ConvertToVoltage(uint16_t adc_raw, ADS1110_PGA_t pga);
#endif
八、源文件：
#include "ads1110.h"
/**
* @brief 写配置寄存器（ADS1110唯一可写寄存器）
* @param hi2c: I2C句柄
* @param config: 8位配置值（ST/DR[1:0]/ PGA[1:0]/ MODE / 保留位）
* @retval HAL状态
*/
HAL_StatusTypeDef ADS1110_WriteConfig(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t config)
{
// ADS1110无需子地址，直接发送设备地址+待写入的配置字节
return HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, ADS1110_ADDRESS << 1, &config, 1, HAL_MAX_DELAY);
}
/**
* @brief 读取ADC转换结果及当前配置寄存器状态
* @param hi2c: I2C句柄
* @param adc_data: 存储读取数据的结构体指针
* @retval HAL状态
* @note ADS1110连续读取3字节：MSB, LSB, Config
*/
HAL_StatusTypeDef ADS1110_ReadData(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_Data_t *adc_data)
{
uint8_t rx_buffer[3];
HAL_StatusTypeDef ret;
ret = HAL_I2C_Master_Receive(hi2c, ADS1110_ADDRESS << 1, rx_buffer, 3, HAL_MAX_DELAY);
if (ret == HAL_OK) {
// 组合16位ADC数据（二进制补码）
adc_data->adc_raw = (rx_buffer[0] << 8) | rx_buffer[1];
adc_data->config_reg = rx_buffer[2];
// 解析配置寄存器
adc_data->dr = (rx_buffer[2] >> 0) & 0x03; // bit0-1
adc_data->pga = (rx_buffer[2] >> 2) & 0x03; // bit2-3
adc_data->mode = (rx_buffer[2] >> 4) & 0x01; // bit4
}
return ret;
}
/**
* @brief 设置转换模式（连续/单次）
*/
HAL_StatusTypeDef ADS1110_SetMode(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_Mode_t mode)
{
uint8_t config;
ADS1110_Data_t current_status;
// 为保持PGA/DR设置不变，先读出当前配置
if (ADS1110_ReadData(hi2c, ¤t_status) != HAL_OK) {
return HAL_ERROR;
}
config = current_status.config_reg;
// 清除模式位并设置新值
config &= ~0x10;
config |= mode;
return ADS1110_WriteConfig(hi2c, config);
}
/**
* @brief 设置数据速率
*/
HAL_StatusTypeDef ADS1110_SetDataRate(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_DataRate_t dr)
{
uint8_t config;
ADS1110_Data_t current_status;
if (ADS1110_ReadData(hi2c, ¤t_status) != HAL_OK) {
return HAL_ERROR;
}
config = current_status.config_reg;
config &= ~0x03; // 清零DR位
config |= dr;
return ADS1110_WriteConfig(hi2c, config);
}
/**
* @brief 设置PGA增益
*/
HAL_StatusTypeDef ADS1110_SetPGA(I2C_HandleTypeDef *hi2c, ADS1110_PGA_t pga)
{
uint8_t config;
ADS1110_Data_t current_status;
if (ADS1110_ReadData(hi2c, ¤t_status) != HAL_OK) {
return HAL_ERROR;
}
config = current_status.config_reg;
config &= ~0x0C; // 清零PGA位
config |= pga;
return ADS1110_WriteConfig(hi2c, config);
}
/**
* @brief 将原始ADC值转换为电压（单位：伏特）
* @param adc_raw: 16位原始数据（二进制补码）
* @param pga: 当前使用的增益
* @retval 输入电压值（V）
* @note 内部基准为2.048V，满量程差分输入范围 = ±2.048 / PGA
* 代码范围 -32768 对应 -FS，+32767 对应 +FS
*/
float ADS1110_ConvertToVoltage(uint16_t adc_raw, ADS1110_PGA_t pga)
{
int16_t signed_code = (int16_t)adc_raw; // 转换为有符号数
float vref = 2.048f;
float gain;
switch (pga) {
case ADS1110_PGA_1: gain = 1.0f; break;
case ADS1110_PGA_2: gain = 2.0f; break;
case ADS1110_PGA_4: gain = 4.0f; break;
case ADS1110_PGA_8: gain = 8.0f; break;
default: gain = 1.0f; break;
}
// V_in = (signed_code / 32768.0) * (Vref / gain)
return (signed_code / 32768.0f) * (vref / gain);
}
九、应用示例：
#include "main.h"
#include "ads1110.h"
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
void ADS1110_Example(void)
{
ADS1110_Data_t adc_data;
float voltage;
// 初始化ADS1110：配置为单次转换模式，15SPS，增益=1
ADS1110_SetMode(&hi2c1, ADS1110_MODE_SINGLE);
ADS1110_SetDataRate(&hi2c1, ADS1110_DR_15SPS);
ADS1110_SetPGA(&hi2c1, ADS1110_PGA_1);
while (1)
{
//触发单次转换：写入任意配置值（保持原有配置不变，仅ST位置1）
uint8_t trigger_cmd;
ADS1110_ReadData(&hi2c1, &adc_data); // 读取当前配置
trigger_cmd = adc_data.config_reg | 0x80; // 设置最高位ST = 1
ADS1110_WriteConfig(&hi2c1, trigger_cmd);
// 等待转换完成（根据数据速率等待适当时间，15SPS约需70ms）
HAL_Delay(70);
//读取转换结果
if (ADS1110_ReadData(&hi2c1, &adc_data) == HAL_OK) {
// 计算实际电压值
voltage = ADS1110_ConvertToVoltage(adc_data.adc_raw, ADS1110_PGA_1);
printf("ADC Raw: 0x%04X, Voltage: %.3f V\r\n", adc_data.adc_raw, voltage);
}
HAL_Delay(1000); // 每秒采集一次
}
}