張高興的 Windows 10 IoT 開發筆記：使用 ADS1115 讀取模擬信號

　　考慮到 Raspberry Pi 讀取模擬信號是很煩人的事情，更何況是在沒人玩的 Windows 10 IoT 下，所以準備正兒八經的寫點東西。

　　需求：使用 Raspberry Pi 讀取輸出模擬信號的 MQ 系列氣體感測器。（GitHub：https://github.com/ZhangGaoxing/windows-iot-demo/tree/master/ADS1115）　

　　由於 Raspberry Pi 3B 內部並沒有集成 ADC，因此需要外接 ADC 來進行模數轉換。外接 ADC 選用的是 ADS1115，淘寶到處都是，而且還不貴， I2C 的通訊方式實現起來相對容易些。

　　1. 過程分析

　　在 ADS1115 的數據手冊（GitHub項目中附帶了PDF）的第11頁中，官方給出了一個簡單的快速開始

（1）設置配置寄存器

（2）定位到轉換寄存器

（3）讀取轉換寄存器

　　2. 寄存器配置分析　　

　　瞭解了大概過程後接下來就是查寄存器的格式及配置方法了。

　　ADS1115 的 ADDR 介面的接法決定了地址。

　　地址確定後，下麵來看看寄存器的地址指針。由於我們只是簡單的讀取，只需要用到最上面的兩個指針。配置寄存器為 0x01，轉換寄存器為 0x00。

　　按照第一點的過程分析，第一步我們要設置配置寄存器。配置寄存器分高八位和低八位，指針定位到配置寄存器後，需要分別寫入兩個 byte 的配置數據。詳細的比特位的功能可以查下數據手冊。在這裡只介紹用的到的。

　　在14-12位，是 MUX 配置。簡單的說，這決定了 ADS1115 的 A0-A3 介面的測量方式。比如說，當設置為 0x04 時測量的為 A0-GND 的電壓，當設置為 0x00 時測量的為 A0-A1 間的電壓。

　　在11-9位，是 PGA 配置。這決定了 ADS1115 的量程。

　　在第8位，是 ADS1115 的狀態配置。0x00 為測量模式，0x01 為休眠。

　　在第7-5位，是每秒採樣次數的配置。

　　以上是我們需要的配置位，其他的按照數據手冊上的預設即可。即高八位 0 100 001 0（0x42），低八位 100 0 0 0 11（0x83）。需要其他的功能，按照數據手冊上的更改即可。

　　配置完成後，讀取數據是非常簡單的，直接讀取即可。

　　3. 連線

VDD - 5V

GND - GND

SCL - SCL

SDA - SDA

ADDR - GND

A0 - MQ 感測器的 A0

　　4. 部分代碼

　　詳細的代碼已經放在 GitHub 上了，這裡只給出 ADS1115.cs 的簡單介紹。

/// <summary>
/// Constructor
/// </summary>
/// <param name="addr">ADS1115 Address</param>
/// <param name="mux">Input Multiplexer</param>
/// <param name="pga">Programmable Gain Amplifier</param>
/// <param name="rate">Data Rate </param>
public ADS1115(AddressSetting addr = AddressSetting.GND, InputMultiplexeConfig mux = InputMultiplexeConfig.AIN0, PgaConfig pga = PgaConfig.FS4096, DataRate rate = DataRate.SPS128);

/// <summary>
/// Initialize ADS1115
/// </summary>
/// <returns></returns>
public async Task InitializeAsync();

/// <summary>
/// Read Raw Data
/// </summary>
/// <returns>Raw Value</returns>
public short ReadRaw();

/// <summary>
/// Convert Raw Data to Voltage
/// </summary>
/// <param name="val">Raw Data</param>
/// <returns>Voltage</returns>
public double RawToVoltage(short val);

/// <summary>
/// Cleanup
/// </summary>
public void Dispose();

　　5. 如何使用

　　第一步，需要實例化 ADS1115，並調用 InitializeAsync()。

ADS1115 adc = new ADS1115(AddressSetting.GND, InputMultiplexeConfig.AIN0, PgaConfig.FS4096, DataRate.SPS860);
await adc.InitializeAsync();

　　第二步，讀取數據。

short raw = adc.ReadRaw();
double vol = adc.RawToVoltage(raw);

　　如果需要釋放，調用 adc.Dispose();

　　6. 運行圖