Clovee 发表于 2017-10-18 10:10

TMS320F2812 DSP编程之AD采样精度的校准算法

TMS320F2812 DSP编程之AD采样精度的校准算法


   F2812内部集成了ADC转换模块。该模块是一个12位、具有流水线结构的模数转换器,内置双采样保持器(S/H),可多路选择16通道输入,快速转换时间运行在25 MHz、ADC时钟或12.5 Msps,16个转换结果寄存器可工作于连续自动排序模式或启动/停止模式。在实际使用中,ADC的转换结果误差较大,如果直接将此转换结果用于控制回路,必然会降低控制精度。(最大转换误差可以达到9%左右)
       F2812的ADC转换精度较差的主要原因是存在增益误差和失调误差,要提高转换精度就必须对两种误差进行补偿。

       对于ADC模块采取了如下方法对其进行校正:
       选用ADC的任意两个通道(如A3,A4)作为参考输入通道,并分别提供给它们已知的直流参考电压作为输入(RefHigh和RefLow),通过读取相应的结果寄存器获取转换值,利用两组输入输出值求得ADC模块的校正增益和校正失调,然后利用这两个值对其他通道的转换数据进行补偿,从而提高了ADC模块转换的准确度。
       实现校准的硬件电路在本文中不作描述,在有关资料中可以查到。下面是该算法的C语言实现:


[*]//首先计算两个通道的参考电压转换后的理想结果

[*]//   A4 = RefHigh = 2.5V( 2.5*4095/3.0 = 3413 ideal count)

[*]//   A3 = RefLow= 0.5V( 0.5*4095/3.0 = 683 ideal count)

[*]#define   REF_HIGH_IDEAL_COUNT   3413

[*]#define   REF_LOW_IDEAL_COUNT    683

[*]#defineSAMPLES       63

[*]//定义所需的各个变量

[*]Uint16Avg_RefHighActualCount;

[*]Uint16Avg_RefLowActualCount; /   

[*]Uint16CalGain;                                                 // Calibration Gain   

[*]Uint16CalOffset;                                              // Calibration Offset

[*]Uint16SampleCount;

[*]Uint16 RefHighActualCount;

[*]Uint16 RefLowActualCount;

[*]//对各个变量进行初始化

[*]void InitCalib()

[*]{

[*]    Avg_RefLowActualCount = 0;

[*]    Avg_RefLowActualCount= 0;

[*]    Avg_RefHighActualCount = 0;

[*]    RefHighActualCount = 0;

[*]    RefLowActualCount = 0;

[*]    CalGain   = 0;

[*]    CalOffset = 0;

[*]    SampleCount = 0;

[*]}

[*]//获得校准增益和校准失调

[*]// Algorithm: Calibration formula used is:

[*]//

[*]//ch(n) = ADCRESULTn*CalGain - CalOffset   

[*]// n = 0 to 15 channels

[*]//CalGain =   (RefHighIdealCount - RefLowIdealCount)

[*]//                     -----------------------------------------

[*]//                      (Avg_RefHighActualCount- Avg_RefLowActualCount)

[*]//

[*]//CalOffset = Avg_RefLowActualCount*CalGain - RefLowIdealCount

[*]//

[*]//A running weighted average is calculated for the reference inputs:

[*]//

[*]//Avg_RefHighActualCount = (Avg_RefHighActualCount*SAMPLES

[*]//                            + RefHighActualCount) / (SAMPLES+1)

[*]//

[*]//Avg_RefLowActualCount= (Avg_RefLowActualCount*SAMPLES

[*]//                                       + RefLowActualCount) / (SAMPLES+1)

[*]//   

[*]void GetCalibParam()

[*]{

[*]RefHighActualCount = AdcRegs.ADCRESULT4 >>4;

[*]RefLowActualCount = AdcRegs.ADCRESULT3 >>4;

[*]if(SampleCount > SAMPLES)

[*]SampleCount = SAMPLES;

[*]Avg_RefHighActualCount = (Avg_RefHighActualCount * SampleCount

[*]         + RefHighActualCount) / (SampleCount+1);

[*]Avg_RefLowActualCount= (Avg_RefLowActualCount * SampleCount

[*]                              + RefLowActualCount) / (SampleCount+1);

[*]CalGain = (REF_HIGH_IDEAL_COUNT - REF_LOW_IDEAL_COUNT)

[*]                        / (Avg_RefHighActualCount- Avg_RefLowActualCount);

[*]CalOffset = Avg_RefLowActualCount*CalGain - RefLowIdealCount;

[*]SampleCount++;

[*]}

[*]//在ADC_ISR中,对其他各个通道的结果进行修正:

[*]interrupt voidadc_isr(void)

[*]{

[*]GetCalibParam();

[*]......

[*]newResult n= AdcRegs.ADCRESULTn*CalGain - CalOffset;

[*]......

[*]}

复制代码

       通过上面的代码,配合硬件电路改动,可以大幅实现提高ADC采样的精度,实现更灵敏、更精确的控制。
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