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ADS1299 寄存器配置参考

面向二次开发者的 CONFIG、通道、BIAS 与测试信号配置说明。

版本：v1.0
适用硬件：BCIKit AFE8 外部时钟菊花链板
默认 CLK：2.048 MHz
默认 SPI：4 MHz，Mode 1，MSB first

1. SPI 命令

命令值用途
WAKEUP0x02退出 standby
STANDBY0x04进入 standby
RESET0x06复位寄存器和数字滤波器
START0x08开始或同步转换
STOP0x0A停止转换
RDATAC0x10连续输出数据
SDATAC0x11停止连续输出，RREG 前必须发送
RDATA0x12命令式读取一次数据
RREG`0x20address`
WREG`0x40address`

RREG/WREG 第二字节为 count - 1。多字节事务期间 CS 必须一直为低。

uint8_t rreg_cmd = 0x20u | (address & 0x1Fu);
uint8_t wreg_cmd = 0x40u | (address & 0x1Fu);
uint8_t count_m1 = count - 1u;

2. 寄存器地址

地址名称主要用途
0x00ID器件识别，ADS1299 通常为 0x3E
0x01CONFIG1菊花链、时钟输出、采样率
0x02CONFIG2内部测试信号
0x03CONFIG3内部参考、BIAS
0x04LOFFlead-off 幅度、频率、阈值
0x05..0x0CCH1SET..CH8SET通道掉电、增益、SRB2、MUX
0x0DBIAS_SENSPP 端参与 BIAS 的通道
0x0EBIAS_SENSNN 端参与 BIAS 的通道
0x0FLOFF_SENSPP 端 lead-off 使能
0x10LOFF_SENSNN 端 lead-off 使能
0x11LOFF_FLIPlead-off 电流方向翻转
0x12LOFF_STATPP 端 lead-off 状态，只读
0x13LOFF_STATNN 端 lead-off 状态，只读
0x14GPIOGPIO 方向和数据
0x15MISC1SRB1 路由
0x16MISC2保留，写 0x00
0x17CONFIG4连续/单次转换、lead-off comparator

3. CONFIG1 采样率

当前硬件统一使用 ADS1299 daisy mode，因此 DAISY_EN=0。

SPSDR bitsCONFIG1
160000000x90
80000010x91
40000100x92
20000110x93
10001000x94
5001010x95
2501100x96

首版产品只承诺 250 和 500 SPS。不要使用 DR=111。

若未来单独设计非菊花链主控板，并需要 multiple readback，可将 bit6 置 1，即在表中数值基础上加 0x40。

4. CHnSET 编码

bit7    PD: 1=channel power-down
bit6:4  GAIN
bit3    SRB2: 1=connect channel negative input to SRB2
bit2:0  MUX

4.1 增益编码

gainGAIN bitsNormal differentialNormal + SRB2
10000x000x08
20010x100x18
40100x200x28
60110x300x38
81000x400x48
121010x500x58
241100x600x68

4.2 常用 MUX

MUXbitsgain 24 示例
Normal electrode input0000x60
Input shorted0010x61
BIAS measurement0100x62
Internal test signal1010x65

禁用通道时优先使用 0x81：channel power-down、gain 1、input shorted。

5. 推荐寄存器配置

所有配置都应在 SDATAC 后写入，并在启动采集前读回验证。

5.1 eeg_srb2_250_gain24

首版默认 EEG 公共参考模式。

RegisterValue说明
CONFIG10x96daisy mode，250 SPS
CONFIG20xC0外部输入，不启用内部测试
CONFIG30xEC内部参考、内部 BIASREF、BIAS buffer 开启
LOFF0x00lead-off 初始关闭
CH1SET..CH8SET0x68gain 24，normal，SRB2
BIAS_SENSP0xFFP 端参与 BIAS 派生的起始配置
BIAS_SENSN0x00公共参考 N 端不重复参与
LOFF_SENSP/N0x00/0x00lead-off 关闭
LOFF_FLIP0x00不翻转
GPIO0x0FGPIO 作为输入，不由固件驱动
MISC10x00SRB1 关闭
MISC20x00保留
CONFIG40x00continuous，lead-off comparator disabled

在真实电极测试中，如果某通道长期饱和或脱落，应将对应位从 BIAS_SENSP 清除。

5.2 eeg_srb2_500_gain24

与上一配置相同，仅：

CONFIG1 = 0x95

5.3 differential_250_gain24

RegisterValue说明
CONFIG10x96250 SPS
CONFIG20xC0外部输入
CONFIG30xEC参考和 BIAS 开启
CH1SET..CH8SET0x60gain 24，全差分
BIAS_SENSP0xFFP 端参与 BIAS，需实测调整
BIAS_SENSN0xFFN 端参与 BIAS，需实测调整
MISC10x00SRB1 关闭
CONFIG40x00lead-off 关闭

5.4 eeg_srb1_250_gain24

RegisterValue
CONFIG10x96
CONFIG20xC0
CONFIG30xEC
CH1SET..CH8SET0x60
MISC10x20
CONFIG40x00

SRB1 和 SRB2 不应在默认配置中同时启用。

5.5 internal_test_250_gain24

RegisterValue说明
CONFIG10x96250 SPS
CONFIG20xD0internal test，基础幅度，fCLK/2^21
CONFIG30xE0内部参考开启，BIAS 关闭
CH1SET..CH8SET0x65gain 24，test MUX
BIAS_SENSP/N0x00/0x00不参与 BIAS
MISC10x00SRB1 关闭
CONFIG40x00continuous

2.048 MHz 时：

test frequency = 2.048 MHz / 2^21 = 0.9765625 Hz
test amplitude = 4.5 V / 2400 ~= 1.875 mV
ideal gain-24 raw amplitude ~= 83886 counts

将 CONFIG2 改为 0xD1 可选择约 1.953125 Hz；改为 0xD4 可选择约两倍幅度。

5.6 input_short_250_gain24

RegisterValue
CONFIG10x96
CONFIG20xC0
CONFIG30xE0
CH1SET..CH8SET0x61
BIAS_SENSP/N0x00/0x00
MISC10x00
CONFIG40x00

6. Lead-off 开发策略

首版初始化必须默认关闭 lead-off。基础采集稳定后再增加：

  1. 先配置 LOFF 的电流、频率和阈值。
  2. 写 LOFF_SENSP/LOFF_SENSN 选择通道。
  3. 设置 CONFIG4 bit1 = 1，启用 comparator。
  4. 从每个 27 字节板块状态字读取 LOFF_STATP/N。

SRB2 公共参考模式下，不要对同一个公共参考重复启用多个等价电流源。参考电极 lead-off 应单独设计和验证。

7. 读回验证

不要直接逐字节比较包含只读状态位的寄存器。为每个寄存器定义 writable mask：

if ((readback & writable_mask) != (expected & writable_mask)) {
    register_verify_error++;
}

至少验证：

  • CONFIG1..CONFIG4
  • CH1SET..CH8SET
  • BIAS_SENSP/N
  • LOFF_SENSP/N
  • GPIO
  • MISC1/MISC2

多板共享 CS/DIN 时，读回结果不能证明每一块板都单独配置成功。因此生产测试应先做单板寄存器验证，再做整链数据验证。

8. 主要参考资料