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[ARM入门]

消失的飞思卡尔:MKV30 16位AD采集

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呐咯密密|  楼主 | 2020-12-17 16:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
#申请原创#
16位的AD可以说是国产MCU的痛点,至少在廉价的单片机里面,这个真的找不到飞思卡尔的替代品。之前未使用16位AD的时候,使用的是STM32F0的单片机,因为产品需要,一直是将48M的主频超频到56M跑超速,后来因为疫情等原因,ST的价格飞上天,交期还特长,无奈之下换了国产兆易创新的GD32,不得不说,对标的GDE23主频直接到了72M,M0+,不用超频,正常跑高速就行。价格还便宜,不收过路费。在这一点上,国产的MCU真的很强。
622885fdb0ebe27f37.png
现在项目需要16位的AD,一时间找不到任何国产的替代品,当然我们也把主意打到了ST的头上,但是捋到STM32H7才找到16位AD,2020年的ST的价格大家都清楚,如果选用这款芯片,我们的产品成本将大大增加,这已经超出了我们的预算。在之后的一番寻找中,确定了这个被恩智浦收购了多年的飞思卡尔的芯片。
MKV30,价格便宜,针对电机行业出生的MCU,在ADC的处理上可谓是下足了功夫。
439615fdb176e6d408.png
760285fdb1785ba478.png
自带差分输入模块,支持高达16位的差分AD输入,
自带硬件平均,可对输入的AD信号进行自动平均,
支持低功耗和高速AD模式,可自动校准AD,
自带比较器。

但是,因为很早就被收购,所以飞思卡尔的资料并不如NXP自家的产品那样详细丰富,导致开发难度很大,而且这款芯片不像K60那款,因为早期有智能车竞赛的缘故,网友分享的资料和经验很多。这款我拿到手里就很懵。本人并不是大佬,对新的单片机上手不是很容易。在开发的第一周就点了个灯,到处是坑。
下面分享我的开发过程和经验:
官网下载SDK直接pass,在有个基础工程的基础上使用MCUXpresso Config Tool配置ADC的引脚和功能初始化。
配置引脚:
353075fdb184976007.png
因为我需要使用两路ADC的差分模式,这里配置ADC0和ADC1的引脚。使用PORTE16、PORTE17 、PORTE18 、PORTE19四个引脚。对应ADC的ADC0_DP1,ADC0_DM1,ADC1_DP1,ADC1_DM1。软件会自动配置引脚相关配置代码。
ADC配置:
936855fdb189a33bc3.png
配置为16位的差分AD,因为我追求最高速的ADC采集,所以时钟1分频,硬件的8次平均。
ADC1配置相同。
篇幅原因,先到这,后面盖楼


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21小跑堂 打赏了 10.00 元 2020-12-21
理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油呀~

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呐咯密密|  楼主 | 2020-12-17 16:59 | 显示全部楼层
开始进入代码:
/*******************************************************************************
* Definitions
******************************************************************************/
#define DEMO_ADC16_CHANNEL       1U
#define DEMO_ADC16_CHANNEL_GROUP 0U
#define DEMO_ADC16_BASEADDR      ADC0
#define DEMO_DMAMUX_BASEADDR     DMAMUX0
#define DEMO_DMA_CHANNEL         1U
#define DEMO_DMA_ADC0_SOURCE     40U
#define DEMO_DMA_ADC1_SOURCE     41U
#define DEMO_DMA_BASEADDR        DMA0
#define ADC16_RESULT_REG_ADDR    0x4003b010U
#define ADC16_RESULT_REG_ADDR1   0x40027010U//查询寄存器手册得到
#define DEMO_DMA_IRQ_ID          DMA0_IRQn

#define DEMO_ADC16_SAMPLE_COUNT  8U /* The ADC16 sample count. */
/***********************************************************************************************************************
* ADC0 initialization code
**********************************************************************************************************************/
adc16_channel_config_t ADC0_channelsConfig[1] = {
  {
    .channelNumber = 1U,                           //传输通道
    .enableDifferentialConversion = true,         //差分模式
    .enableInterruptOnConversionCompleted = false, //使能传输完成中断
  }
};
const adc16_config_t ADC0_config = {
  .referenceVoltageSource = kADC16_ReferenceVoltageSourceVref,
  .clockSource = 0,
  .enableAsynchronousClock = false,
  .clockDivider = kADC16_ClockDivider1,
  .resolution = kADC16_ResolutionSE16Bit,
  .longSampleMode = kADC16_LongSampleDisabled,
  .enableHighSpeed = true,
  .enableLowPower = false,
  .enableContinuousConversion = false//连续的转换
};
const adc16_channel_mux_mode_t ADC0_muxMode = kADC16_ChannelMuxA;
/* 硬件平均 8 */
const adc16_hardware_average_mode_t ADC0_hardwareAverageMode = kADC16_HardwareAverageDisabled;
void ADC0_init(void) {
  /* Initialize ADC16 converter */
  ADC16_Init(ADC0_PERIPHERAL, &ADC0_config);
  /* Make sure, that software trigger is used */
  ADC16_EnableHardwareTrigger(ADC0_PERIPHERAL, false);
  /* Configure hardware average mode */
  ADC16_SetHardwareAverage(ADC0_PERIPHERAL, ADC0_hardwareAverageMode);
  /* Configure channel multiplexing mode */
  ADC16_SetChannelMuxMode(ADC0_PERIPHERAL, ADC0_muxMode);
  /* Initialize channel */
  ADC16_SetChannelConfig(ADC0_PERIPHERAL, 0U, &ADC0_channelsConfig[0]);
  /* Perform auto calibration */
  ADC16_DoAutoCalibration(ADC0_PERIPHERAL);
  /* Enable DMA. */
  ADC16_EnableDMA(ADC0_PERIPHERAL, false);
}
/***********************************************************************************************************************
* ADC1 initialization code
**********************************************************************************************************************/
adc16_channel_config_t ADC1_channelsConfig[1] = {
  {
    .channelNumber = 2U,
    .enableDifferentialConversion = true,  //差分模式
    .enableInterruptOnConversionCompleted = false,
  }
};
const adc16_config_t ADC1_config = {
  .referenceVoltageSource = kADC16_ReferenceVoltageSourceVref,
  .clockSource = 0,
  .enableAsynchronousClock = false,
  .clockDivider = kADC16_ClockDivider1,
  .resolution = kADC16_ResolutionSE16Bit,
  .longSampleMode = kADC16_LongSampleDisabled,
  .enableHighSpeed = true,
  .enableLowPower = false,
  .enableContinuousConversion = false//连续的转换
};
const adc16_channel_mux_mode_t ADC1_muxMode = kADC16_ChannelMuxA;
const adc16_hardware_average_mode_t ADC1_hardwareAverageMode = kADC16_HardwareAverageDisabled;
void ADC1_init(void) {
//        EnableIRQ(ADC0_IRQn);
  /* 初始化ADC16转换器 */
  ADC16_Init(ADC1_PERIPHERAL, &ADC1_config);
  /* 不使用软件触发器 */
  ADC16_EnableHardwareTrigger(ADC1_PERIPHERAL, false);
  /* 配置硬件平均模式 */
  ADC16_SetHardwareAverage(ADC1_PERIPHERAL, ADC1_hardwareAverageMode);
  /* 配置信道多路复用模式 */
  ADC16_SetChannelMuxMode(ADC1_PERIPHERAL, ADC1_muxMode);
  /* 初始化通道 */
  ADC16_SetChannelConfig(ADC1_PERIPHERAL, 1U, &ADC1_channelsConfig[0]);
  /* 自动校准 */
  ADC16_DoAutoCalibration(ADC1_PERIPHERAL);
  /* Enable DMA. */
  ADC16_EnableDMA(ADC1_PERIPHERAL, false);

}
这里以ADC0为例,传输通道设置为1,配置为差分模式,不使能传输完成中断。ADC0_config结构体中的配置主要是配置时钟和采样速度,我的配置是我能达到的最高速度。在ADC0_init函数中,配置为软件触发,如果使用PDB,需要改为硬件触发,关闭了硬件平均。
当我们需要获取ADC的数据时,需要以下代码。
adc16_channel_config_t adc16ChannelConfigStruct;
        adc16ChannelConfigStruct.channelNumber = 1;  //ADC通道
        adc16ChannelConfigStruct.channelNumber = 2;
    adc16ChannelConfigStruct.enableDifferentialConversion = true;//使能差分
    adc16ChannelConfigStruct.enableInterruptOnConversionCompleted = false;//失能中断
    ADC16_SetChannelConfig(ADC1, 0U, &adc16ChannelConfigStruct);
    ADC16_SetChannelConfig(ADC0, 0U, &adc16ChannelConfigStruct);
        while (0U == (kADC16_ChannelConversionDoneFlag &
        ADC16_GetChannelStatusFlags(ADC1, 0U)));
        ADC_Value0 = ADC16_GetChannelConversionValue(ADC0, 0U);
        ADC_Value1 = ADC16_GetChannelConversionValue(ADC1, 0U);       
可以将上述代码添加进主循环,在需要AD值时便可以直接读取ADC_Value0和ADC_Value1的值便可,可以包装成一个函数,需要时调用即可,执行一次该代码大约需要3us。如果AD的通道很多,可以使用for循环,改善代码。但是此方法占用MCU的内存,下一篇更新灵活多通道的DMA采集。
要点:
这里配置为ADC16位模式,但是并不是真正意义上的16位,在数据寄存器中有介绍,数据寄存器是16位,只有低15位是有效数据位,最高位为16位,所以ADC的范围是0~32767,加上最高位的符号位能达到-32767~+32767.
46615fdb1d5a07050.png
我在这里没看手册,采集到的数据一直无法理解。
61035fdb1dc7ef79e.png
输入通道输入的是正弦波,结果串口打印出来的确是这个玩意,最后处理一下符号位解决。

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呐咯密密|  楼主 | 2020-12-17 17:00 | 显示全部楼层
今天先到这里,明日更DMA。

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呐咯密密|  楼主 | 2020-12-18 10:02 | 显示全部楼层
上电之后会开始ADC采集,ADC采集完成触发dma通道1开始传输到指定缓存,dma通道1传输完成触发链接,链接dma通道2,dma通道2将adc配置传给adc配置寄存器。这样可以灵活采集各种通道,并且对资源占用较小。只要设置好配置adc的数组,剩下的dma就会处理.DMA配置:

void EDMA_Configuration(void)
{       
    edma_config_t userConfig;
        /* 配置 DMAMUX */
    DMAMUX_Init(DMAMUX);
        /* 通道CH1初始化 */
    DMAMUX_SetSource(DMAMUX, 1, 40); /* Map ADC0 source to channel 1 */
    DMAMUX_EnableChannel(DMAMUX, 1);
        /* 通道CH2初始化 */
        DMAMUX_SetSource(DMAMUX, 2, 41);/* Map ADC1 source to channel 2 */
        DMAMUX_EnableChannel(DMAMUX, 2);
        /* 获取eDMA默认配置结构 */
    EDMA_GetDefaultConfig(&userConfig);
    EDMA_Init(DMA0, &userConfig);
    EDMA_CreateHandle(&g_EDMA_Handle, DMA0, 1);
        /* 设置回调 */
   EDMA_SetCallback(&g_EDMA_Handle, Edma_Callback, NULL);
        /*eDMA传输结构配置 .设置dma通道1的adc值传到g_adc16SampleDataArray*/
  EDMA_PrepareTransfer(&transferConfig, (void *)ADC16_RESULT_REG_ADDR, sizeof(uint32_t),
                                         (void *)g_adc16SampleDataArray, sizeof(uint32_t), sizeof(uint32_t),
                                         sizeof(g_adc16SampleDataArray), kEDMA_PeripheralToMemory);
    EDMA_SubmitTransfer(&g_EDMA_Handle, &transferConfig);
    /* Enable interrupt when transfer is done. */
    EDMA_EnableChannelInterrupts(DEMO_DMA_BASEADDR, DEMO_DMA_CHANNEL, kEDMA_MajorInterruptEnable);
#if defined(FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT) && FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT
    /* Enable async DMA request. */
    EDMA_EnableAsyncRequest(DEMO_DMA_BASEADDR, DEMO_DMA_CHANNEL, true);
#endif /* FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT */
    /* Enable transfer. */
    EDMA_StartTransfer(&g_EDMA_Handle);
  //将dma通道1链接到通道0
    EDMA_SetChannelLink(DMA0, 1, kEDMA_MinorLink, 2);
    EDMA_SetChannelLink(DMA0, 1, kEDMA_MajorLink,2);

//*********************************************************************************************/
        EDMA_CreateHandle(&DMA_CH2_Handle, DMA0, 2);
    EDMA_SetCallback(&DMA_CH2_Handle, Edma_Callback1, NULL);       
    /* 设置回调 */
        EDMA_PrepareTransfer(&g_transferConfig, (void *)ADC16_RESULT_REG_ADDR1, sizeof(uint32_t),
                                         (void *)g_adc16SampleDataArray1, sizeof(uint32_t), sizeof(uint32_t),
                                         sizeof(g_adc16SampleDataArray1), kEDMA_PeripheralToMemory);
           EDMA_SubmitTransfer(&DMA_CH2_Handle, &g_transferConfig);
        //传输完后修正通道
        DMA0->TCD[1].DLAST_SGA = -1* sizeof(g_adc16SampleDataArray);                                 
        DMA0->TCD[2].DLAST_SGA = -1* sizeof(g_adc16SampleDataArray1);                                         
        /* 当传输完成时启用中断. */
    EDMA_EnableChannelInterrupts(DEMO_DMA_BASEADDR, 2, kEDMA_MajorInterruptEnable);
#if defined(FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT) && FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT
//    /* 启用异步DMA请求 */
    EDMA_EnableAsyncRequest(DEMO_DMA_BASEADDR, 2, true);
#endif /* FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT */
    /* 使能数据传输 */
        EDMA_StartTransfer(&DMA_CH2_Handle);                         
}



DAM 通道1和通道2的callback函数。
因为通道2是通过通道一链接触发的,所以在通道1的回调函数里面就不用再调用EDMA_StartTransfer()函数了。
此处注意将ADC的采样模式改为连续模式。
static void Edma_Callback(edma_handle_t *handle, void *userData, bool transferDone, uint32_t tcds)
{       
        EDMA_StartTransfer(&g_EDMA_Handle);       
    g_Transfer_Done = false;
         if (transferDone)
    {
        g_Transfer_Done = true;
    }
}

static void Edma_Callback1(edma_handle_t *handle, void *userData, bool transferDone, uint32_t tcds)
{
        g_Transfer_Done1 = false;
        if (transferDone)
    {
        g_Transfer_Done1 = true;
    }
}

至此ADC的DMA就完成了,ADC会一直采集并通过DMA传输到g_adc16SampleDataArray[]和g_adc16SampleDataArray1[]两个数组中,需要时可以直接取值。我在使用ADC的DMA连续采样时遇到一个问题,因为连续采样会触发callback函数,此过程会触发edma中断,容易打断原来代码的进程,如在高速应用中使用需注意。

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ayb_ice| | 2020-12-18 11:11 | 显示全部楼层
这个16位的只能呵呵,谁用谁知道

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呐咯密密 2020-12-18 11:13 回复TA
没错,不得不说,准16位,但是这已经是同等价位最好的了 
不知道取啥名| | 2020-12-25 10:12 | 显示全部楼层
ayb_ice 发表于 2020-12-18 11:11
这个16位的只能呵呵,谁用谁知道

杰发科比恩智浦好用

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呐咯密密 2021-3-4 17:00 回复TA
杰发有16位AD吗?能否推介一款,是逐次逼近的AD 
ghost_z| | 2020-12-28 10:03 | 显示全部楼层
怎么不用外置的ADC

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认证:苏州澜宭自动化科技嵌入式工程师
简介:本人从事磁编码器研发工作,负责开发2500线增量式磁编码器以及17位、23位绝对值式磁编码器,拥有多年嵌入式开发经验,精通STM32、GD32、N32等多种品牌单片机,熟练使用单片机各种外设。

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