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ADC 对连续外部信号进行采样的概念和用法

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huangcunxiake|  楼主 | 2020-3-26 23:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
ADC 对连续外部信号进行采样的概念和用法
以 M031/ M032 为例


M031/ M032 内建逐次逼近式模拟数字控制器 (SAR ADC),支持 12 位分辨率,每秒可实现两百万次采样 (Msps)。内建模拟多任务器 (Analog Multiplexer), ADC 输入信号可选择从外部管脚或者内部电压。利用 PDMA 功能,ADC 可以在没有 CPU 参与的情况下运行,执行最大采样率,最小化系统电流消耗,或允许 CPU 执行其它工作项目。
完整应用笔记讨论了 ADC 一般操作流程、软硬件注意事项及 PDMA 的使用方法。最后范例程序以 PDMA 和 ADC 来展示连续采样外部信号的流程。
概述

下图说明输入信号,参考电压选择和寄存器的内部连接方式,并包含以下功能:
  • 一组 12 位分辨率 SAR ADC 并带独立 VREF 管脚
  • 多达 16 路的单端输入通道或 8 组全差分仿真输入通道
  • 1 个内部输入通道 band-gap voltage (VBG)
  • A/D 转换开始条件:

    • 软件向 ADST 位写1
    • 外部 (STADC) 管脚触发
    • Timer 0~3 溢出脉冲触发
    • PWM 事件触发

  • 每个信道的转换结果储存在相应数据寄存器内,并带有有效和覆盖标志
  • 支持 PDMA 传输模式,将转换结果储存在用户指定的目标地址


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一般操作:时钟源选择

ADC 具有一组 8-bit 预分频器,按照以下列公式得出 ADC 时钟频率 (ADCCLK) 为:
ADC 时钟频率 (ADCCLK) = (ADC 时钟源频率) / (ADCDIV + 1);其中 M031/ M032 ADC 时钟频率 (ADCCLK) 最大值为 34 MHz。使用者可以透过 PLL 倍频,产生 34 MHz 或者 68 MHz 频率。将 PLL 设定为 ADC 时钟源,并透过 ADCDIV 除频产生 34 MHz,即可让 ADC 运行在最高速度。

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huangcunxiake|  楼主 | 2020-3-26 23:04 | 显示全部楼层
输入模式选择

ADC 输入模式可以选择为单端输入或全差分输入。当 DIFFEN(ADC_ADCR [10]) 为 1,ADC 为差分输入。


单端输入
如图「ADC 单端输入信号」所示,在单端输入模式下,AVSS 或者 VSS 为 ADC 负端输入的信号 (AIN-),外部输入电压为 ADC 正端输入的信号 (AIN+)。如「ADC 单端输入模式转换结果映像图」所示,在 0V 和参考电压 (VREF) 之间,切分出微小电位阶。其数字结果以 0 到 4095 的无符号数,表示输入电压位于 0V 和参考电压 (VREF) 之间的位置。
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huangcunxiake|  楼主 | 2020-3-26 23:05 | 显示全部楼层
全差分输入
如图「ADC 全差分输入信号」所示,在全差分输入模式下,测量值是两个输入信号之间的差值,两个输入信号必须为 180° 反相信号,并固定共模电压为 VREF/2。由于一个输入管脚被定义为正输入管脚 (AIN+) 而另一个被定义为负输入管脚 (AIN-),因此根据哪个输入信号更高,差值可以是正的或负的。如「ADC 全差分输入模式转换结果映像图」所示,当 DMOF(ADC_ADCR [31]) 设置为 1 时,转换结果是以二的补码码形式表示的有符号数,或者当 DMOF(ADC_ADCR [31]) 设置为 0 时,转换结果是以二进制格式表示的无符号数。
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huangcunxiake|  楼主 | 2020-3-26 23:06 | 显示全部楼层
结论



完整的应用笔记基于应用角度,介绍模拟数字转换器的规格和特性。然后说明如何透过外部参考电压管脚 VREF、TSMP 设定及校准,最小化 ADC 误差并获得最佳 ADC 精准度的方法和应用设计规则。一旦用户掌握了这良好工作知识,就可以依照应用要求,基于速度、精准度及计算能力选择最适合软硬件设计参数。另外在 ADC 运行过程中,介绍利用 PDMA 快速地搬移数据或者利用数字比较器功能来侦测温度传感器、压力传感器及声音传感器,减少进出 ADC 中断次数,降低 CPU 负担,让 CPU 可以处理更多任务。

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xixi2017| | 2020-3-26 23:10 | 显示全部楼层
可以保证12位的精度吗,试试看。

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