STM32与ADS1115高精度ADC采集实战指南

1. 项目背景与硬件选型

在嵌入式开发领域，高精度模拟信号采集一直是个经典需求。STM32F103作为性价比极高的Cortex-M3内核MCU，虽然自带12位ADC，但在需要15μV分辨率、16位精度的场景下就显得力不从心。这正是ADS1115这类外部ADC芯片大显身手的时候——它通过I2C接口提供4通道差分/单端输入，采样率可达860SPS，特别适合工业传感器、电子秤等应用。

我最近在做一个温室环境监测项目，需要同时采集土壤湿度、光照强度、空气温湿度四种模拟信号。STM32F103C8T6（蓝莓派开发板）作为主控很合适，但它的ADC在测量微小电压变化时噪声明显。经过对比TI的ADS1115和ADS1015后，我选择了前者——虽然价格贵30%，但其16位分辨率（后者是12位）和可编程增益放大器(PGA)能更好地处理PT100温度传感器的微弱信号。

2. 硬件连接与电路设计

2.1 引脚连接示意图

ADS1115与STM32的标准接线如下：

code复制ADS1115      STM32F103
VDD   ----   3.3V
GND   ----   GND
SCL   ----   PB6(I2C1_SCL) 
SDA   ----   PB7(I2C1_SDA)
ADDR  ----   GND (地址0x48)

关键细节：ADS1115的ADDR引脚接法决定了I2C地址。接地时为0x48，接VDD为0x49，接SDA为0x4A，接SCL为0x4B。多设备时要注意地址分配。

2.2 抗干扰设计

实际应用中容易忽略的是模拟电路设计：

1. 在VDD与GND间加0.1μF陶瓷电容，位置尽量靠近芯片
2. 信号线走线避开数字线路，必要时使用屏蔽线
3. 对于高阻抗信号源（如光电二极管），在ADS1115输入端并联100nF电容
4. 差分输入时，AIN0与AIN1的走线长度尽量对称

3. 寄存器配置详解

3.1 配置寄存器(0x01)

这是ADS1115的核心控制寄存器，16位结构如下：

code复制[15] OS: 单次转换启动位（写1开始）
[14:12] MUX: 输入选择
  000: AIN0 vs AIN1
  001: AIN0 vs AIN3
  010: AIN1 vs AIN3