消失的飞思卡尔：MKV30 16位AD采集

1万 · 2020-12-17 16:39

#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。

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。

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：

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：

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

@21小跑堂

1万 · 2020-12-17 16:59

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.

我在这里没看手册，采集到的数据一直无法理解。

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。

1万 · 2020-12-17 17:00

今天先到这里，明日更DMA。

1万 · 2020-12-18 10:02

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。