【经验】瑞盟科技MS91051用于（NDIR）传感应用的可配置放大器调试说明

瑞盟科技推出的MS91051是一款适用于（NDIR）传感应用的可配置放大器，它内置了两级可选增益的放大器。第一级可选246、41倍增益，第二级可选4、8、16、32倍增益，而在两极之间，可以外加滤波器，不需要外加滤波器则可以直连。两级放大器的基准电压则可以通过CMOUT脚输出，该基准电压可以通过寄存器选择1.15V或者2.59V。它还有内置的DAC，可以对失调电压进行补偿，补偿的方法为直接对第二级放大器的输出进行调整，DAC寄存器的每一个LSB可以调整34mV。

上述这些功能都需要通过SPI接口对内部寄存器进行指令的读写操作，而不进行读写操作，MS91051上电没有任何功能（重新上电则寄存器数据清空，需要重新读写）。但是在初次使用中，会出现无法进行通讯的情况，且规格书中写的较为复杂，基于这种情况，就有了这一份MS91051的调试说明，以方便进行初次使用。为了方便调试，调试过程中的SPI通讯速率建议先用20KHZ左右，调通后，可以再对通讯速率进行提升。

图一

图一是MS91051的推荐线路图，C6C7是电源端的滤波电容；C1C2为耦合电容；C5为CMOUT的滤波电容；R1R2C3C4为A0和A1脚之间的滤波电路，可以根据需要去掉或者修改；R3是SDIO的上拉电阻；R4C8是输出的滤波电路，可根据需要去掉或修改。

图二

图二是瑞盟科技的测试电路，该方案中，与MS91051进行通讯的MCU，选择的是MS616F512NS，它的封装是QFN48，且有0.1uA的关断功耗，可以满足正常的使用。当IO口需求较大时，还有LQFP100的MS616F512可以选择。

电路连接较为简单，功能只是为了与MS91051进行通讯。器件JTAG1是MS616F512NS的JTAG接口，是为了方便在线调试。MCU的P1.0接SDIO脚，P1.1接SCLK脚，P1.2接CSB脚。

接下去就是调试方法，因为调试过程中不需要进行芯片选择，所以前面三部中CSB脚一直置低。 

1、第一步是使用MS616F512NS调试出能被MS91051识别到的数据

图三

图三是MS91051规格书中的数据时序，C7读写控制位，0为写1为读；C6到C4固定为0；C3到C0是寄存器的地址，0x0是器件配置，0x1是DAC配置，0xF是SDIO模式使能；D7到D0为配置数据，详情请看规格书。

MS91051的SPI是上升沿为数据采集点。瑞盟科技测试写的是0x00（写模式，器件配置）+0x60（IN1输入，PGA1 PGA2打开，由PGA1到PGA2，CMOUT输出1.15V，GAIN2=4，GAIN1=250），程序在该文件最后，波形如下图（请使用示波器监测该波形，逻辑分析仪有时候无法发现问题）

图四（其中黄色波形为SCLK信号，蓝色波形为SDIO信号，下同）

2、将调试出来的波形写入MS91051的SPI管脚，此时MS91051的外围不需要全接，可以按下图连接

图五

写入后，测量CMOUT脚的电压，此时电压应该为1.15V左右。若有1.15V输出，则MS91051的写数据已经调试成功；若无，则检查此时单片机输出波形是否正常，或者更换新的MS91051进行尝试。

3、对MS91051内部寄存器进行读操作，需要先让MS91051进入SDIO模式，这时候需要写入连续的序列0xFE和0xED（即写入0x0F+0XFE，再写0x0F+0XED），写除了这个序列以外的任何序列都会脱离该模式。进入SDIO模式的波形如下：

图六

进入SDIO模式后，瑞盟科技测试选择的是读取DAC寄存器的值，写0x81，将P1.0改为输入，加延时，再给SCLK脚提供一个时钟信号，SDIO就会有寄存器的数据输出。SDIO的数据会在SCLK下降沿改变，所以可以在SCLK上升沿之前读取数据。

因为程序中设置DAC寄存器值为0x80，所以读到的值也为0x80：

图七

当需要退出该SDIO模式，进入写模式时，可以写入0x0F+0x00，这时候再进行读数据操作，读取到的会是0xFF（因为有5.1K上拉，所以读到的信号每一位都为1）：

图八

4、CSB的使用，CSB只需要在数据前拉低，写完数据后拉高即可，但是CSB需要10ns的建立时间，所以不能在拉低CSB的同时写数据，以写0x00+0x60为例：

P1OUT = 0x06;

_NOP();

WRITE(0x00);

WRITE(0x60);

P1OUT = 0x06;

在CSB和数据之间可以加一个空指令，以保证CSB的建立。

以上四步都调试成功后，则可以根据自己的需要，对SCLK的SPI频率进行更改，对内部寄存器进行配置和对外围器件进行修改，以满足程序与硬件的需求。