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TMS320F2812 DSP编程之AD采样精度的校准算法

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fentianyou|  楼主 | 2017-1-26 16:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
2812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
#define  SAMPLES       63
//定义所需的各个变量
Uint16  Avg_RefHighActualCount;  
Uint16  Avg_RefLowActualCount; /   
Uint16  CalGain;                                                 // Calibration Gain     
Uint16  CalOffset;                                              // Calibration Offset
Uint16  SampleCount;
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;
}

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沙发
fentianyou|  楼主 | 2017-1-26 16:11 | 只看该作者
//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 void  adc_isr(void)

{

GetCalibParam();

......

newResult n= AdcRegs.ADCRESULTn*CalGain - CalOffset;

......

}

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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板凳
gygp| | 2017-1-26 22:50 | 只看该作者
fentianyou 发表于 2017-1-26 16:11
//获得校准增益和校准失调
// Algorithm: Calibration formula used is:
//

这个还能校准

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地板
gygp| | 2017-1-26 22:53 | 只看该作者
能够校准信号的干扰还是电源影响?

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5
suzhanhua| | 2017-1-28 18:16 | 只看该作者

AD校准算法可以通过线性拟合

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6
suzhanhua| | 2017-1-28 18:21 | 只看该作者
冗余位为2bit的算法

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7
1988020566| | 2017-1-29 22:40 | 只看该作者
AD的参考电压就是VCC上的电压

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8
1988020566| | 2017-1-29 22:40 | 只看该作者
DSP的软件校正算法

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9
tongbu2015| | 2017-1-30 17:42 | 只看该作者
这个参数的是非常不错的,,——2812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。

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10
cemaj| | 2017-1-30 22:29 | 只看该作者
tongbu2015 发表于 2017-1-30 17:42
这个参数的是非常不错的,,——2812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 ...

这个是什么参数?

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11
cemaj| | 2017-1-30 22:31 | 只看该作者
1988020566 发表于 2017-1-29 22:40
DSP的软件校正算法

内部的ADC可以使用滤波矫正。

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12
wengh2016| | 2017-1-31 17:15 | 只看该作者
使用的滤波算法也不行?

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13
wengh2016| | 2017-1-31 17:16 | 只看该作者
中值滤波算法运行效率比较快

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14
soodesyt| | 2017-2-9 22:38 | 只看该作者
增益误差不是信号干扰吗

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15
soodesyt| | 2017-2-9 22:40 | 只看该作者
ADC的校准算法能够保证DSP的精确性。

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16
lzmm| | 2017-2-9 23:07 | 只看该作者
cemaj 发表于 2017-1-30 22:31
内部的ADC可以使用滤波矫正。

使用滑动滤波算法。

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17
lzmm| | 2017-2-9 23:09 | 只看该作者
wengh2016 发表于 2017-1-31 17:16
中值滤波算法运行效率比较快

中值滤波需要采集的数据比较大。

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18
shenmu2012| | 2017-2-10 21:19 | 只看该作者
这个比较好,需要多注意的。

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19
iamaiqiyi| | 2017-2-10 22:58 | 只看该作者
ADC转换模块的精度取决于外部电源的稳定性。

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20
iamaiqiyi| | 2017-2-10 23:02 | 只看该作者
校准失调这个是怎么实现的?

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