一、AD5689芯片简介

AD5689 是Analog Devices推出的低功耗、16位、双通道数模转换芯片，支持SPI串行通信协议。其主要特点包括：

• 分辨率：16位

• 电源电压：2.7V 至 5.5V

• 输出类型：电压输出

• 通信接口：SPI（最高50MHz）

• 集成电压参考：2.5V

• 封装形式：TSSOP-16、LFCSP等

这些特性使得AD5689适用于需要高精度和低功耗的应用场景，如PLC模块、电池监控、电压控制等。

二、SPI通信协议基础

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速、全双工的同步串行通信协议。AD5689作为SPI从设备，通信涉及以下四条主要信号线：

• SCLK（Serial Clock）：由主机生成的时钟信号

• SDIN（Serial Data In）：主机写入从机的数据线

• SYNC（Chip Select）：片选信号，低电平有效

• LDAC（Load DAC）：控制数据何时加载至DAC寄存器

通信格式基于24位数据帧传输，每次操作发送三字节数据，其中包括命令、地址和数值信息。

三、AD5689 SPI控制命令结构

AD5689 SPI通信格式为24位：

css复制编辑[Command(4位)][Address(4位)][Data(16位)]

• Command：控制操作类型（写寄存器、读寄存器、软件复位等）

• Address：通道选择（DAC A、DAC B、全部等）

• Data：实际写入DAC的数值（16位）

例如，写入DAC通道A的命令为：

四、控制代码实现（基于STM32 HAL库）

以下代码展示如何通过STM32 MCU使用HAL库控制AD5689芯片：

1. 初始化SPI接口

c复制编辑void MX_SPI1_Init(void)
{
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16; // 根据需求调整
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    HAL_SPI_Init(&hspi1);
}

2. GPIO初始化（控制SYNC）

c复制编辑#define DAC_CS_GPIO_PORT GPIOA#define DAC_CS_PIN       GPIO_PIN_4void DAC_CS_LOW(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(DAC_CS_GPIO_PORT, DAC_CS_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}void DAC_CS_HIGH(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(DAC_CS_GPIO_PORT, DAC_CS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

3. SPI数据写入函数

c复制编辑void AD5689_WriteRegister(uint8_t command, uint8_t address, uint16_t data)
{    uint8_t txData[3];
    txData[0] = (command << 4) | (address & 0x0F);
    txData[1] = (data >> 8) & 0xFF;
    txData[2] = data & 0xFF;

    DAC_CS_LOW();
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, txData, 3, HAL_MAX_DELAY);
    DAC_CS_HIGH();
}

4. 设置DAC输出电压

c复制编辑void AD5689_SetVoltageA(uint16_t value)
{
    AD5689_WriteRegister(0x3, 0x0, value); // Command=Write & Update DAC, Address=Channel A}

若使用外部基准2.5V且全量程输出，16位最大值65535对应2.5V，线性关系为：

复制编辑电压 = 2.5V × value / 65535

五、常见命令说明

六、工程注意事项

1. 电源与地线分布
   AD5689对电源纹波较敏感，建议在模拟电源引脚附近加滤波电容（0.1μF+10μF）。

2. SPI时序匹配
   SPI时钟频率需控制在芯片允许范围内（≤50MHz）。注意相位和极性应匹配数据手册。

3. 同步加载机制
   若需多通道同步输出更新，需使用LDAC引脚控制，保持其为低电平实现自动加载。

4. 电压参考稳定性
   使用外部参考时，需选择温漂低、稳定性强的参考源（如ADR445）。

5. 上电顺序与软件复位
   系统初始化后建议先执行一次软件复位命令，确保内部状态清零。

七、实际应用案例

在某工业控制项目中，使用AD5689生成控制信号输出至电压驱动模块，实现高精度位置调节功能。系统通过STM32的SPI接口与AD5689通信，周期性更新DAC值以控制输出电压。

得益于AD5689的稳定性与线性度，系统控制精度达到±0.01V，远优于采用PWM方式的模拟输出。

八、总结与优化建议

AD5689是一款高集成度、高精度的双通道DAC芯片，其SPI控制简洁、结构清晰，适合嵌入式开发工程师进行二次开发。通过合理的寄存器操作与SPI调度，可以实现精准稳定的数模转换控制。

在使用过程中，建议：

• 使用逻辑分析仪辅助调试SPI数据帧；

• 优化传输频率与DMA等资源配合；

• 封装驱动库便于模块化调用。