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简介：本资源是一套面向嵌入式初学者与STM32开发者的ADS1110高精度ADC驱动实战例程，专为解决I²C接口16位模数转换芯片在STM32平台上的快速集成与可靠采样问题而设计。资源包共151个文件，涵盖32个头文件（.h）定义寄存器与接口、30个C源文件（.c）实现I²C底层通信、ADS1110初始化与读取逻辑（含完整Read_ads1110函数）、以及编译生成所需的.o、.d、.axf等中间与输出文件，整体压缩包仅1.64MB，轻量易导入工程。已有1100人学习下载，代码结构清晰，已预编译通过Keil MDK环境（含uvproj工程文件），并内置stm32f10x_i2c、ads1110_driver等模块化__i依赖文件，便于理解I²C时序控制、地址配置、应答处理及16位数据拼接等关键细节，可直接移植或用于课程实验、传感器数据采集项目开发。 ADS1110这颗芯片在嵌入式圈子里确实有点“老牌但又经典”的味道。16位精度、I2C接口、内置2.048V基准电压源和可编程增益放大器，这几个特性拼在一起，让它在很多需要高精度、低功耗、小封装的小信号采集场景里一直没被淘汰。加上它采用SOIC-6这种小封装，板级空间紧凑，配合STM32的硬件I2C或者软件模拟I2C都能轻松驱动，所以在传感器数据采集、便携式仪表、环境监测等项目中经常能看到它的身影。

很多朋友问过我，为什么放着STM32内部12位ADC不用，非要外挂一颗ADS1110？原因很简单：需要更高的分辨率、更稳定的基准，或者需要多一点隔离和灵活性的时候，内置ADC就不够用了。12位ADC在3.3V系统里理论上最小分辨率只有0.8mV左右，而ADS1110在增益设置合适的情况下，可以轻松分辨到几十微伏级别的信号变化。这种差异在称重传感器、热电偶冷端补偿、电池电压监测这类应用中非常关键。

这篇文章我打算围绕一个完整的STM32驱动例程源码来展开，从芯片原理、硬件电路、寄存器配置，到具体的I2C通信时序和代码实现，一条线讲清楚。不论你是第一次接触ADS1110，还是已经调过但踩过坑，都能从里面找到可以“抄作业”的东西。

1. ADS1110 芯片特性解析与项目需求拆解

1.1 为什么低速率高精度场景首选 ADS1110

ADS1110本质上是德州仪器生产的Delta-Sigma型ADC，这种架构的特点是精度高、线性度好，但转换速度不可能做到逐次逼近型（SAR）那么快。芯片最高支持15SPS（每秒采样次数）和30SPS两档速率，这个速度在音频、高速采集领域完全不够看，但在温度、压力、电压监测等慢变信号场景中再合适不过。

我接手的一个项目就是做多通道电池组电压巡检，每一路电压变化速度很慢，但精度要求很高，需要分辨到1mV以内。STM32自带ADC在这种精度下需要额外做校准和滤波，效果还不稳定，而且多通道切换时采样保持电容的建立时间也容易引入误差。后来换成ADS1110，每路独立采样，精度直接拉满，效果立竿见影。有时候选型的关键不在于谁功能多，而在于谁的特性刚好贴合需求。

1.2 芯片核心特性速览与选型对比

在深入代码之前，先把ADS1110的关键参数过一遍：

• 分辨率：16位，无丢失码
• 内置基准电压源：2.048V，精度约0.05%
• PGA可选增益：1、2、4、8，对应满量程范围从2.048V到0.256V
• I2C接口，从机地址可通过ADDR引脚硬件配置，最多支持4个设备挂同一条总线
• 可选连续转换模式或单次转换模式
• 内部振荡器：无需外部时钟
• 工作电压：2.7V至5.5V
• 差分输入：支持正负两个输入引脚

和同系列的ADS1115相比，ADS1110更精简，去掉了很多花哨的功能，比如内部多路复用器、可编程比较器等，换来的是更小的封装和更简单的配置流程。如果项目只需要单路差分输入，ADS1110性价比更高。

1.3 项目整体框图与源码文件规划

我提供的例程源码基本按照典型的STM32工程结构来组织：main.c负责主流程，i2c.c和i2c.h封装底层的I2C读写操作，ads1110.c和ads1110.h则是针对ADS1110芯片的操作接口。核心接口函数包括：

• ADS1110_Init()：初始化I2C外设并配置芯片工作参数
• ADS1110_ReadRaw()：读取一次原始的16位转换结果
• ADS1110_ReadVoltage()：将原始值转换为实际电压值
• ADS1110_SetConfig()：修改配置寄存器，例如切换增益、采样速率

如果采用HAL库，底层I2C函数会变成HAL_I2C_Mem_Read和HAL_I2C_Mem_Write；如果使用标准外设库或寄存器操作，则直接操作I2C_DR寄存器。两种方式在大体逻辑上是一致的，后面会给出对应代码片段。

2. ADS1110 寄存器配置与 I2C 通信细节

2.1 配置寄存器每一位的含义

ADS1110内部只有一个8位配置寄存器，地址为0x01。这可能是所有ADC里配置最简单的一个了，但千万别小看它，每一位都直接影响转换结果。寄存器定义如下：

特别注意，不同采样速率下PGA能搭配的满量程范围是不同的。比如，增益8倍时满量程为±0.256V，但有效精度会受限于噪声，所以不要盲目追求最大增益。在放大倍数和噪声之间做平衡是实际调板子最常遇到的问题，后面我会单独讲。

2.2 I2C 从机地址机制与多设备挂载

ADS1110的从机地址是8位格式，但实际有效位只有7位。芯片手册上给的地址默认是1001000（0x48），这是ADDR引脚接GND时的地址。如果把ADDR引脚接到VDD，地址变成1001001（0x49）；接到SDA，地址变成1001010（0x4A）；接到SCL，地址变成1001011（0x4B）。

这里有个容易踩坑的地方：很多朋友在写I2C读写函数时，把7位地址和8位地址搞混。STM32标准库的I2C_Send7bitAddress函数需要传入7位地址，比如0x48；而某些第三方库或自己写的模拟I2C函数，可能期望的已经是左移一位后的8位地址，也就是0x90。所以代码里要确认清楚自己用的是哪种模式。

同一总线上最多挂4个ADS1110，再加上其他I2C器件也没问题，只要地址不冲突。挂多颗芯片时，每颗芯片的ADDR引脚接不同的电平即可。我在实际项目中最多挂过3颗，用于采集三路mV级别的信号，I2C上同时还有一个EEPROM，通信非常稳定。

2.3 连续转换模式与单次转换模式的选择策略

这是另一个很多人忽略的细节。连续转换模式下，芯片上电后就不停地转换，数据寄存器在每个转换周期结束后更新；单次转换模式下，每次都需要向配置寄存器写入ST位为1来触发一次转换，然后等待转换完成再读取结果。

连续模式适合需要周期性获取数据的场景，代码简单，但功耗略高；单次模式适合低功耗电池供电的应用，可以在需要采样时才唤醒芯片转换一次。比如做手持式温度记录仪时，我采用定时器每5秒唤醒MCU，然后向ADS1110发起一次单次转换，完成后立刻进入休眠，整体功耗可以控制在很低的水平。

需要注意的是，无论哪种模式，读取数据寄存器时，I2C主机每次读取会返回两个字节，第一个字是上一次转换结果的高8位，第二个字节是低8位。配置寄存器可以单独读取，以便确认当前芯片的工作状态。

3. 硬件设计要点与常见接线错误纠正

3.1 最小系统接线图与实际选型建议

ADS1110引脚非常少，只有6个，其中真正需要连接的信号引脚只有VDD、GND、SCL、SDA和ADDR。VDD接3.3V或5V都行，但要注意采样精度和参考电压的关系。芯片内部基准不受电源电压影响，所以电源电压波动不会直接引起测量误差，但数字部分噪声可能通过地线耦合进来，还是要做好去耦。

推荐在VDD和GND之间放一个10uF电解电容加一个100nF陶瓷电容组合。我实测过，如果只放100nF，在电机启动或继电器动作时，读出来的数据会有明显跳变；加上10uF后稳了很多。

SCL和SDA需要外接上拉电阻到VDD，典型值是4.7kΩ，如果I2C总线上挂了多个器件或者走线较长，可以换2.2kΩ。上拉电阻的大小直接影响I2C的上升沿时间，太小了会让总线拉不低，太大了信号边沿太缓。用示波器看会非常直观：电阻太大时，SCL波形像被削了头一样圆润，严重的直接导致通信不稳定。具体用多大，其实和总线电容有关，计算方法可以按照I2C规范里时间常数来决定，但工程上4.7k做起步值基本没毛病。

3.2 差分输入的共模范围与保护电路

ADS1110是差分输入，IN+和IN-两个引脚之间的电压差经过PGA放大后送进ADC。实际可测量的差分信号范围取决于PGA设置，而每个引脚相对于GND的电压范围也有讲究。如果输入信号超出了允许范围，轻则读数不对，重则损坏芯片。

对于工业环境的应用，最好在IN+和IN-之间加一些保护。我常用的是在输入引脚前串联一个1kΩ电阻，并在引脚对地并联一个100nF电容，形成一阶低通滤波，同时也能限制意外过压时的电流。如果信号源阻抗很高，比如电化学传感器，还需要注意输入偏置电流的影响，可以在外部再并联一个高阻抗电阻到GND，但具体阻值需要根据传感器内阻来调。

3.3 地线布局策略与电源纹波的影响

做小信号采集时，PCB布局比原理图更重要。ADS1110的地应该尽量单点接回MCU的模拟地，电源走线不要太长。如果板子上有开关电源，最好用线性稳压器给ADS1110供电，否则开关噪声会直接体现在输出码值上。

我之前遇到一个诡异现象：负载电流小的时候读数一切正常，一旦负载电机转起来，读数就跳几十甚至上百个LSB。排查了半天，最后发现是开关电源的纹波通过VDD引脚耦合进来的。换成LDO单独给模拟部分供电之后，问题彻底消失。这个教训分享出来，就是希望大家别小看电源对ADC精度的影响。

4. STM32 底层 I2C 驱动实现与代码解析

4.1 标准外设库与HAL库的差异说明

STM32的I2C外设分成硬件I2C和GPIO模拟I2C两种实现方式。硬件I2C效率高、时序准确，但STM32标准库时代的硬件I2C在某些芯片版本上确实有坑，论坛上吐槽的人不少；HAL库时代，硬件I2C稳定性已经好了很多，但依然有部分用户选择软件模拟I2C，原因是可以随意映射到任意GPIO，灵活性更高。

驱动ADS1110这种低速器件，两者差别不大。我用标准库时习惯直接操作寄存器加状态机，用HAL库时用HAL_I2C_Mem_Read这些现成接口。下面分别给出代码框架，供参考。

如果使用HAL库，I2C初始化很简单，主要配置I2C时钟频率、地址模式、占空比，然后调用HAL_I2C_Init。注意挂载在I2C1上的设备，时钟频率不要超过400kHz，ADS1110支持快速模式400kHz，但线缆较长或上拉电阻选得比较大时，建议降到100kHz稳定性更好。

4.2 I2C 底层读写函数的封装思路

I2C底层的读写函数是整个驱动的地基。写函数需要完成：起始条件、发送从机地址（写位）、发送寄存器地址或直接写配置、发送数据、停止条件。读函数则需要额外处理重复起始条件，因为要先写寄存器地址，再重新发起读操作。

下面这段是我在实际项目里用标准库写的写配置函数，核心逻辑很清晰：

void I2C_WriteByte(uint8_t devAddr, uint8_t regAddr, uint8_t data) { I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); I2C_Send7bitAddress(I2C1, devAddr, I2C_Direction_Transmitter); while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); I2C_SendData(I2C1, regAddr); while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); I2C_SendData(I2C1, data); while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); }

读数据函数稍微复杂，因为要先发寄存器地址，然后重新产生起始条件，再切到接收模式读两个字节。这里有个经验：读完后要多等一个事件标志再发停止位，否则有可能导致最后一个字节接收不完整。

4.3 ADS1110 写入配置寄存器完整代码

ADS1110的配置寄存器地址固定为0x01，写入配置时I2C通信序列是：起始条件 + 从机地址 + 0x01 + 配置字节 + 停止条件。读取时：起始条件 + 从机地址 + 0x01 + 重复起始条件 + 从机地址（读位）+ 读取两个字节的数据 + 可选读取配置寄存器 + 停止条件。

以下是我在实际工程中用的ADS1110配置函数，带注释，可以直接套用：

#define ADS1110_ADDR_0 0x48 // ADDR 接 GND // 配置寄存器示例：连续转换模式，PGA=1，15SPS // ST/BSY=0，SC[1:0]=00，PGA[1:0]=00，DR=0 void ADS1110_SetConfig(uint8_t config) { I2C_Start(); I2C_SendByte(ADS1110_ADDR_0 << 1); // 写地址 I2C_SendByte(0x01); // 配置寄存器地址 I2C_SendByte(config); // 写入配置 I2C_Stop(); }

有人会把配置寄存器地址当成0x00，这个错误容易导致写入失败或数据错乱。ADS1110的数据寄存器地址是0x00，配置寄存器地址是0x01，千万别搞混了。我一开始也犯过这个错，卡了好几个小时，后来翻手册仔细看才发现地址弄反了。

4.4 读取转换结果与电压值换算完整代码

读取数据时，需要连续读取三个字节：前两个字节是16位转换结果，第三个字节是配置寄存器当前的内容。如果只需要数据，读取前两个字节就够了。ADS1110的数据格式是二进制补码，最高位是符号位，所以负电压信号也能正常表示。

下面的函数读取原始数据并转换成电压值：

uint16_t ADS1110_ReadRaw(void) { uint8_t buf[2]; I2C_Start(); I2C_SendByte(ADS1110_ADDR_0 << 1); // 写地址 I2C_SendByte(0x00); // 数据寄存器地址 I2C_Start(); // 重复起始条件 I2C_SendByte((ADS1110_ADDR_0 << 1) | 0x01); // 读地址 buf[0] = I2C_ReadByte(ACK); // 高字节 buf[1] = I2C_ReadByte(NACK); // 低字节，最后一字节返回NACK I2C_Stop(); return (buf[0] << 8) | buf[1]; } float ADS1110_ReadVoltage(float vref, uint8_t pga) { int16_t raw = (int16_t)ADS1110_ReadRaw(); float lsb = vref / 32768.0f / pga; return raw * lsb; }

注意返回的原始值需要强制转成int16_t类型，否则编译器默认按uint16_t处理，负压读出来的值会变成巨大的正数，电压计算完全错乱。这个细节教科书上经常不提，但实际调试的时候一定会踩到。

4.5 基于HAL库的I2C读取实现对比

如果用HAL库，代码会简洁不少。HAL_I2C_Mem_Read这个函数一步到位，把寄存器地址和数据长度都封装好了。驱动ADS1110时直接这样写：

uint8_t data[2]; HAL_StatusTypeDef status; status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ADS1110_ADDR_0 << 1, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, data, 2, 100); if (status == HAL_OK) { int16_t raw = (int16_t)((data[0] << 8) | data[1]); float voltage = raw * 0.0000625f; // PGA=1, VREF=2.048V时 }

这里的0.0000625就是2.048V除以32768得到的每LSB对应的电压值。如果PGA设为2，那么每LSB对应0.00003125V，也就是31.25uV。用这个方式计算，程序里可以直接写成宏定义，方便切换增益时使用。

5. 完整例程源码结构与关键代码解读

5.1 工程文件结构与编译环境建议

我提供的例程源码压缩包解压后的目录结构如下：

• User/main.c：主函数，演示初始化和轮询读取
• User/ads1110.c：ADS1110驱动，包含配置、读取、换算函数
• User/ads1110.h：驱动头文件，定义地址、寄存器、参数宏
• User/i2c.c：底层I2C操作（标准库版本）
• User/i2c.h：底层I2C头文件
• Hardware/：如果使用HAL库，这里放HAL工程文件

编译环境推荐Keil MDK5，芯片选择以STM32F103系列为例，其他F0/F4系列只要I2C外设兼容，代码基本不用改动。如果使用CubeMX生成工程，记得在Pinout配置中把I2C1的SCL和SDA引脚配置为开漏输出并启用内部上拉。

5.2 主循环演示代码：轮询方式读取16位数据

主程序很简单，初始化I2C和ADS1110配置后，在主循环里读取电压值并通过串口打印。为了方便调试，我这里加上了一个简单的软件滤波：连续采5次取平均，能有效抑制随机噪声。

#include "ads1110.h" #include "i2c.h" #include "usart.h" #include <stdio.h> float ReadFilteredVoltage(void) { float sum = 0.0f; for (int i = 0; i < 5; i++) { sum += ADS1110_ReadVoltage(2.048f, 1); } return sum / 5.0f; } int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_I2C1_Init(); MX_USART1_UART_Init(); // ADS1110配置：连续转换模式，PGA=1，15SPS ADS1110_SetConfig(0x00); while (1) { float voltage = ReadFilteredVoltage(); printf("V = %.4f V\r\n", voltage); HAL_Delay(500); } }

有人可能会问，为什么配置寄存器写入0x00就是连续转换、PGA=1、15SPS？回头对照寄存器表：Bit7=0表示不触发单次转换，Bit5:4=00对应15SPS，Bit3:2=00对应PGA=1，Bit0=0对应连续模式。如果想把增益改成8，那就是0b00001100，十六进制0x0C。这个换算过程刚开始可能绕，写多了就熟练了。

5.3 单次转换模式触发与等待完成

低功耗场景下单次转换模式更实用。配置字里要把DR位设为1，然后在每次需要采样时向配置寄存器写入ST/BSY位为1的配置值，再等待转换完成。等待方式有两种：固定延时或者轮询配置寄存器里的ST/BSY位。

我推荐轮询ST/BSY的方式，因为固定延时无法适应不同增益和采样速率下的转换时间差异，容易浪费时间或者读取过早导致数据不完整。下面是示例：

void ADS1110_StartSingleConversion(void) { // 单次转换模式，PGA=1，15SPS，ST/BSY=1 ADS1110_SetConfig(0x81); // 0b10000001 } uint16_t ADS1110_WaitAndRead(void) { uint8_t config; // 轮询配置寄存器，等待ST/BSY清零 do { config = ADS1110_ReadConfig(); } while (config & 0x80); return ADS1110_ReadRaw(); }

注意单次转换模式下，读取数据寄存器不会自动启动下一次转换，所以每次采样都要重新触发。连续转换模式下则不需要每轮都写配置，上电配置一次就能持续读数。

6. 实测记录与常见问题排查手册

6.1 I2C 总线无响应：问题定位流程

我在帮别人调试ADS1110时，遇到最多的一类问题是I2C总线完全没响应。现象是代码卡在等待事件标志的地方，或者示波器上能看到SCL有波形但SDA一直为高。排查流程我整理了如下几步：

1. 确认供电：万用表量VDD是否为正常电压，GND是否连接良好
2. 确认上拉电阻：SCL和SDA是否都接有上拉，电阻值是否在2.2k~10k范围内
3. 确认地址：ADDR引脚实际接法是否和代码里的地址一致
4. 确认I2C引脚配置：STM32引脚是否配置为开漏输出，是否误用了推挽输出
5. 用示波器观察起始条件：SCL和SDA是否都能被拉低，如果SDA有问题，检查焊接和串接电阻

排查I2C问题最有效的工具还是逻辑分析仪，几十块钱的那种就行。抓一下波形，所有问题一目了然。没有工具的情况下，也可以用一个简单的I2C扫描程序，依次往0x00到0x7F地址发送读请求，看哪个地址有ACK回应，能快速确认芯片是否在线。

6.2 读数跳变严重：噪声来源与软件滤波双管齐下

读数跳变可能来自两方面：一是硬件上的电源噪声、地电位差、输入信号本身的高阻抗；二是软件上采样时机不对或者没有做适当的数字滤波。

硬件方面，我给ADS1110供电的电源尽量干净，输入信号线使用双绞线或屏蔽线，采样点尽量靠近芯片输入引脚；软件方面，连续采集多次取平均值、中值滤波或者滑动平均都能明显改善。前面例程中我用了5次平均，实际项目里如果信号响应速度允许，可以用15次滑动平均，稳定性更好。

不过要强调的是，软件滤波只能治标，如果硬件噪声太大，滤波后虽然读数稳定了，但精度依然受限制。最好是先解决硬件噪声，再决定要不要保留软件滤波。

6.3 读到全0或者全1的可能原因分析

读取到的原始数据如果稳定在0x0000，大概率是输入差分信号很小，且PGA设置为1时分辨率不足；如果读数稳定在0xFFFF或0x7FFF附近，可能是输入信号超出了满量程范围，或者PGA设置过大导致运放饱和。

我在调试一个传感器时做过一个实验：输入信号只有0.5mV，PGA设置为1，这时候读出原始码值在小范围内波动，偶尔还会读到0。把PGA改成8后，码值拉开到几百左右，读数明显稳定且有规律了。这是因为ADC的量化噪声是固定的，信号被放大后，量化误差占比下降，读数自然更稳定。所以信号微弱时，别怕增益大，关键是别让信号超过满量程。

6.4 常见问题速查表

7. 项目扩展方向与个人使用建议

7.1 从单路扩展到多路采集

如果项目最终需要采集多路模拟信号，除了在I2C总线上挂多个ADS1110之外，还可以在ADS1110输入端加一个模拟多路开关（比如CD4051）。这样硬件成本能低一些，但多路开关的导通电阻和漏电流会影响测量精度，通常在要求没那么高的场合才会这么做。

如果信号通道数很多、精度要求又高，建议直接换成ADS1115。它内部集成了4路输入和一个可配置的输入多路复用器，I2C地址也可以通过ADDR引脚配置成4个不同地址，最多可以扩展16路单端输入。代码逻辑和ADS1110非常相似，切换成本很低。

7.2 将ADS1110接入RTOS或DMA链路

在嵌入式实时操作系统（比如FreeRTOS）里使用ADS1110时，建议把I2C读取操作放在一个专门的任务中，并用信号量或消息队列来同步数据。因为I2C是低速总线，如果直接在中断里调用I2C读函数，会长时间阻塞中断处理，可能导致系统实时性丢失。

如果用的是HAL库+DMA方式读取I2C，效率会更高，因为DMA可以自动搬运数据，CPU不参与字节级别的传输。缺点是I2C+DMA在一些STM32系列上配置略微复杂，需要处理事件标志和DMA完成回调。ADS1110这种最多读三个字节的场景，DMA的收益有限，但如果你想把这个经验迁移到读取其他大数据块传感器，学习成本还是值得的。

7.3 上电时序与复位次序的坑

ADS1110没有复位引脚，上电后即可工作。但如果系统里其他器件在启动瞬间拉低了I2C总线，或者MCU在上电初始化I2C之前就已经有I/O口输出异常电平，可能导致I2C总线被卡在一个中间状态。解决办法是在初始化I2C之前，先把SCL和SDA引脚配置为开漏输出并输出高电平，然后再初始化外设。

这个坑我印象深刻。某次样机开机后大概有20%的概率通信失败，反复上电看波形，发现是另一个芯片在上电时把SDA拉低了。后来在初始化代码开头加了一段“先拉高SDA SCL再配置I2C外设”，故障率直接降到了0。

7.4 个人调试经验：先读寄存器再谈采样

最后分享一个我个人坚持的调试习惯：每次写驱动时，我都会把读取配置寄存器的代码先写出来验证，而不会一上来就写完整的采样逻辑。只要配置寄存器能读回写入的值，说明I2C通信链路是通的，芯片寄存器映射关系也是对的，后续就只是数据处理的问题了。这个习惯帮我排除了大量“看起来像通信问题，实际上是逻辑错误”的疑难杂症。

ADS1110的价值在于，用很低的成本就能拿到稳定、高精度、低功耗的模拟前端。和STM32搭配时，底层驱动一旦调通，后续换用同系列其他ADC芯片也很顺手。希望对正在调这个芯片的朋友能有所启发。

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