M031/M032:ADC 對(duì)連續(xù)外部信號(hào)進(jìn)行采樣的概念和用法
M031/ M032 內(nèi)建逐次逼近式模擬數(shù)字控制器 (SAR ADC)，支持 12 位分辨率，每秒可實(shí)現(xiàn)兩百萬(wàn)次采樣 (Msps)。內(nèi)建模擬多任務(wù)器 (Analog Multiplexer)， ADC 輸入信號(hào)可選擇從外部管腳或者內(nèi)部電壓。利用 PDMA 功能，ADC 可以在沒(méi)有 CPU 參與的情況下運(yùn)行，執(zhí)行最大采樣率，最小化系統(tǒng)電流消耗，或允許 CPU 執(zhí)行其它工作項(xiàng)目。
完整應(yīng)用筆記討論了 ADC 一般操作流程、軟硬件注意事項(xiàng)及 PDMA 的使用方法。最后范例程序以 PDMA 和 ADC 來(lái)展示連續(xù)采樣外部信號(hào)的流程。
概述
下圖說(shuō)明輸入信號(hào)，參考電壓選擇和寄存器的內(nèi)部連接方式，并包含以下功能：
一組 12 位分辨率 SAR ADC 并帶獨(dú)立 VREF 管腳
多達(dá) 16 路的單端輸入通道或 8 組全差分仿真輸入通道
1 個(gè)內(nèi)部輸入通道 band-gap voltage (VBG)
A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始條件:
軟件向 ADST 位寫(xiě)1
外部 (STADC) 管腳觸發(fā)
Timer 0~3 溢出脈沖觸發(fā)
PWM 事件觸發(fā)
每個(gè)信道的轉(zhuǎn)換結(jié)果儲(chǔ)存在相應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，并帶有有效和覆蓋標(biāo)志
支持 PDMA 傳輸模式，將轉(zhuǎn)換結(jié)果儲(chǔ)存在用戶指定的目標(biāo)地址
一般操作：時(shí)鐘源選擇
ADC 具有一組 8-bit 預(yù)分頻器，按照以下列公式得出 ADC 時(shí)鐘頻率 (ADCCLK) 為：
ADC 時(shí)鐘頻率 (ADCCLK) = (ADC 時(shí)鐘源頻率) / (ADCDIV + 1)；其中 M031/ M032 ADC 時(shí)鐘頻率 (ADCCLK) 最大值為 34 MHz。使用者可以透過(guò) PLL 倍頻，產(chǎn)生 34 MHz 或者 68 MHz 頻率。將 PLL 設(shè)定為 ADC 時(shí)鐘源，并透過(guò) ADCDIV 除頻產(chǎn)生 34 MHz，即可讓 ADC 運(yùn)行在最高速度。
輸入模式選擇
ADC 輸入模式可以選擇為單端輸入或全差分輸入。當(dāng) DIFFEN(ADC_ADCR [10]) 為 1，ADC 為差分輸入。
單端輸入
如圖「ADC 單端輸入信號(hào)」所示，在單端輸入模式下，AVSS 或者 VSS 為 ADC 負(fù)端輸入的信號(hào) (AIN-)，外部輸入電壓為 ADC 正端輸入的信號(hào) (AIN+)。如「ADC 單端輸入模式轉(zhuǎn)換結(jié)果映像圖」所示，在 0V 和參考電壓 (VREF) 之間，切分出微小電位階。其數(shù)字結(jié)果以 0 到 4095 的無(wú)符號(hào)數(shù)，表示輸入電壓位于 0V 和參考電壓 (VREF) 之間的位置。
如圖「ADC 全差分輸入信號(hào)」所示，在全差分輸入模式下，測(cè)量值是兩個(gè)輸入信號(hào)之間的差值，兩個(gè)輸入信號(hào)必須為 180° 反相信號(hào)，并固定共模電壓為 VREF/2。由于一個(gè)輸入管腳被定義為正輸入管腳 (AIN+) 而另一個(gè)被定義為負(fù)輸入管腳 (AIN-)，因此根據(jù)哪個(gè)輸入信號(hào)更高，差值可以是正的或負(fù)的。如「ADC 全差分輸入模式轉(zhuǎn)換結(jié)果映像圖」所示，當(dāng) DMOF(ADC_ADCR [31]) 設(shè)置為 1 時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果是以二的補(bǔ)碼碼形式表示的有符號(hào)數(shù)，或者當(dāng) DMOF(ADC_ADCR [31]) 設(shè)置為 0 時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果是以二進(jìn)制格式表示的無(wú)符號(hào)數(shù)。
結(jié)論
完整的應(yīng)用筆記基于應(yīng)用角度，介紹模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的規(guī)格和特性。然后說(shuō)明如何透過(guò)外部參考電壓管腳 VREF、TSMP 設(shè)定及校準(zhǔn)，最小化 ADC 誤差并獲得最佳 ADC 精準(zhǔn)度的方法和應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)則。一旦用戶掌握了這良好工作知識(shí)，就可以依照應(yīng)用要求，基于速度、精準(zhǔn)度及計(jì)算能力選擇最適合軟硬件設(shè)計(jì)參數(shù)。另外在 ADC 運(yùn)行過(guò)程中，介紹利用 PDMA 快速地搬移數(shù)據(jù)或者利用數(shù)字比較器功能來(lái)偵測(cè)溫度傳感器、壓力傳感器及聲音傳感器，減少進(jìn)出 ADC 中斷次數(shù)，降低 CPU 負(fù)擔(dān)，讓 CPU 可以處理更多任務(wù)。
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編輯：admin 最后修改時(shí)間：2022-09-01
