本帖最后由 ArterySW 于 2023-4-27 20:02 编辑
AT32F423 ADC使用指南
前言
AT32 的ADC 是一个将模拟输入信号转换为设定分辨率数位数字信号的外设。采样率最高可达
5.33MSPS。多达26 个通道源可进行采样及转换。具备多种功能强大的模式，本文主要以ADC 的特
色功能进行讲解和案列解析。
支持型号列表：
支持型号 AT32F423xx
1 ADC 简介
ADC 控制器的功能极其强大。其包含但不限于以下内容
时钟及状态，由数字和模拟时钟两个部分组成
分辨率及采样转换，可配置分辨率为12/10/8/6 位的转换，采样周期支持广范围的配置
自校准，自带校准功能以纠正数据偏移
基本模式，支持多种模式，不同模式可组合使用满足多种应用
不同优先权的通道，普通通道与抢占通道具备不同的优先权
多种独立的触发源，包括TMR、EXINT、软触发等多种触发选择
数据后级处理，包括数据的对齐，抢占通道偏移量等多种处理
转换中止，可软件控制在ADC 不掉电状态下实现转换中止
过采样器，普通及抢占通道均支持过采样
电压监测，通过对转换结果的判定来实现电压监测
中断及状态事件，具备多种标志指示ADC 状态，且某些标志还具备中断功能
多种转换数据的获取方式，包括DMA 获取、CPU 获取两种方式实现转换数据的读取
多达26 个通道：IN0~IN17，IN20~IN27
图1. ADC1 框图
2 ADC 功能解析
2.1 时钟及状态
2.1.1功能介绍
ADC 的时钟分为数字时钟与模拟时钟。其统一通过CRM_APB2EN 的ADCxEN 位使能。
数字时钟：即PCLK2，经HCLK 分频而来，提供给数字部分使用。
模拟时钟：即ADCCLK，经ADC 预分频器分频而来，提供给模拟部分使用。
模拟时钟源可以选择HCLK 或PLLCLK，通过CRM_MISC1 的PLLCLK_TO_ADC 位选择。
2.1.2软件接口
ADC 时钟使能，软件由单独的函数接口实现，其软件实例如下：
crm_periph_clock_enable(CRM_ADCx_PERIPH_CLOCK, TRUE);
ADC 模拟时钟源选择，其软件实例如下：
crm_adc_clock_select(CRM_ADC_CLOCK_SOURCE_PLLCLK);
adc_common_struct.div = ADC_HCLK_DIV_4;
adc_common_config(&adc_common_struct);
注意：
1）模拟部分的ADCCLK 由HCLK 分频而来，其不可大于80MHz；
2）ADC 数字部分挂在PCLK2 上，为避免同步问题，ADCCLK 频率不可高于PCLK2；
3）当选择PLLCLK 作为ADC 模拟时钟源时，此时必须保证系统时钟SCLKSEL 选择PLL/2。
4）ADC 模拟部分电源由ADC_CTRL2 的ADCEN，其不受ADC 的时钟状态影响。典型的，如果系统需要进入
深度睡眠模式，如果不关闭ADCEN，此时ADC 模拟器件将还会消耗电流；
5）ADC 上电有一段等待时间，应用应该在判定到ADC 的RDY flag 置位后再执行后续触发等操作。
2.2 分辨率及采样转换
2.2.1功能介绍
ADC 可随意设定12、10、8、6 位分辨率使用。
ADC 可设定2.5、6.5、12.5、24.5、47.5、92.5、247.5、640.5 个采样周期。
ADC 对通道数据的获取由采样和转换两个部分组成。
采样先于转换执行，采样期间内选通需要转换的通道，外部电压对ADC 内部采样电容充电，将持续
执行设定的采样周期长度时间的充电。
采样结束后就会自动开始转换，ADC 采用逐次逼近的转换方式，可有效保障转换数据的准确性。此
转换方式需要分辨率位数个ADCCLK 的转换时间来完成单通道的转换，再结合数据处理，因此单个
通道的整体转换时间即
单通道单次转换时间（ADCCLK 的周期） = 采样周期 + 分辨率位数 +0.5
示例：
CSPTx 选择6.5 周期，CRSEL 选择10 位，一次转换需要6.5+10 + 0.5 = 17 个ADCCLK 周期。
2.2.2软件接口
ADC 分辨率设定，软件由单独的函数接口实现，其软件实例如下：
adc_resolution_set(ADC1,ADC_RESOLUTION_6B);
注意：ADC 的自校准只能在12 位分辨率下进行，切分辨需安排在校准完成后执行。
ADC 采样周期设定，软件由单独的函数接口实现，其软件实例如下：
adc_ordinary_channel_set(ADC1, ADC_CHANNEL_4, 1, ADC_SAMPLETIME_12_5);
adc_preempt_channel_set(ADC1, ADC_CHANNEL_7, 1, ADC_SAMPLETIME_47_5);
注意：
不同通道可设定不同的采样周期；
当采用中断或轮询方式获取普通通道数据，为避免溢出，建议合理增大采样周期；
为避免充电不充分导致转换数据不准确，应用允许的条件下，建议合理增大采样周期。
2.3 自校准
2.3.1功能介绍
ADC 具备自校准能力，软件可以执行自校准命令，透过自校准可以计算出一个校准值。不需要软件
干预，ADC 会自动将该校准值反馈回ADC 内部补偿ADC 基础偏差，以保障转换数据的准确性。
校准值有两种获取方式：
软件下自校准命令，由硬件自动计算，产生的校准值保存在ADC->CALVAL 寄存器内
软件直接根据经验值，手动设定校准值，该值同样被保存在ADC->CALVAL 寄存器内
自校准的软件流程如下
在12 位分辨率状态下使能ADC
等待ADC 的RDY 标志置位
执行初始化校准命令并等待初始化校准完成
执行校准命令并等待校准完成
根据应用需求切换到期望配置的分辨率
等待ADC 的RDY 标志置位
执行完上述流程后，即可开始进行ADC 的触发转换
2.3.2软件接口
完整的校准及设定分辨率需由组合命令实现，依据校准值设定方式可区分如下两种
自校准方式，其软件实例如下：
adc_resolution_set(ADC1,ADC_RESOLUTION_12B);
/* adc enable */
adc_enable(ADC1, TRUE);
while(adc_flag_get(ADC1, ADC_RDY_FLAG) == RESET);
/* adc calibration */
adc_calibration_init(ADC1);
while(adc_calibration_init_status_get(ADC1));
adc_calibration_start(ADC1);
while(adc_calibration_status_get(ADC1));
/*set resolution to 6bit.this because calibration must perform at 12 bit resolution */
adc_resolution_set(ADC1,ADC_RESOLUTION_6B);
while(adc_flag_get(ADC1, ADC_RDY_FLAG) == RESET);
写经验值校准方式，其软件实例如下：
adc_resolution_set(ADC1,ADC_RESOLUTION_12B);
/* adc enable */
adc_enable(ADC1, TRUE);
while(adc_flag_get(ADC1, ADC_RDY_FLAG) == RESET);
/* adc calibration */
adc_calibration_value_set(ADC1, 0x3F);
/*set resolution to 6bit.this because calibration must perform at 12 bit resolution */
adc_resolution_set(ADC1,ADC_RESOLUTION_6B);
while(adc_flag_get(ADC1, ADC_RDY_FLAG) == RESET);
校准值的存放不会置位OCCE 标志，不会产生中断或DMA 请求；
ADC 的自校准只能在12 位分辨率下进行，切分辨需安排在校准完成后执行。
2.4 基本模式
2.4.1功能介绍
序列模式
ADC 支持序列模式设定，开启序列模式后，每次触发将序列中的通道依序转换一次。
用户于ADC_OSQx 配置普通通道序列，普通通道从OSN1 开始转换；于ADC_PSQ 配置抢占通道
序列，抢占通道是从PSNx 开始转换(x=4-PCLEN)。
抢占通道转换示例：
ADC_PSQ[21：0] = 10 00110 00101 00100 00011，此时扫描转换顺序为CH4、CH5、CH6，而不
是CH3、CH4、CH5
图2. 序列模式
反复模式
ADC 支持反复模式设定，开启反复模式后，当检测到触发后就即会反复不断地转换普通通道组。
图3. 反复模式+抢占自动转换模式
分割模式
ADC 支持分割模式设定。
对于普通通道组，分割模式可依据设定将通道组分割成长度较小的子组别。一次触发将转换子组别中
的所有通道。每次触发会依序选择不同的子组别进行转换。
对于抢占通道组，分割模式直接以通道为单位进行分割，一次触发将转换单个通道。每次触发会依序
选择不同的通道进行转换。
图4. 分割模式
抢占自动转换模式
ADC 支持抢占自动转换模式设定，开启抢占自动转换模式后，当普通通道转换完成后，抢占通道将
自动接续着转换，而不需要进行抢占通道的触发。
图5. 抢占自动转换模式
2.4.2软件接口
ADC 序列模式和反复模式设定，由ADC 基础部分结构体配置完成，其软件实例如下：
adc_base_struct.sequence_mode = TRUE;
adc_base_struct.repeat_mode = TRUE;
adc_base_config(ADC1, &adc_base_struct);
注意：
序列模式对普通及抢占通道组均有效；
反复模式仅对普通通道组有效,抢占通道组不具备反复模式功能;
反复模式与分割模式不可共用；
反复模式可与抢占自动转换模式共用，将实现依次反复的转换普通通道序列及抢占通道序列。
ADC 分割模式设定，软件由单独的函数接口实现，其软件实例如下：
/* set ordinary partitioned mode channel count */
adc_ordinary_part_count_set(ADC1, 1);
/* enable the partitioned mode on ordinary channel */
adc_ordinary_part_mode_enable(ADC1, TRUE);
/* enable the partitioned mode on preempt channel */
adc_preempt_part_mode_enable(ADC1, TRUE);
分割模式对普通及抢占通道组均有效;
抢占通道组分割模式子组别长度不可设定，其固定为单个通道；
分割模式与反复模式、抢占自动转换模式不可共用，普通通道与抢占通道的分割模式不可共用。
抢占自动转换模式设定，软件由单独的函数接口实现，其软件实例如下：
/* preempt group automatic conversion after ordinary group */
adc_preempt_auto_mode_enable(ADC1, TRUE);
抢占自动转换模式仅对抢占通道组有效;
抢占自动转换模式与分割模式不可共用。
更多详细内容请参考附件：
AN0161_AT32F423_ADC_Application_Note_ZH_V2.0.0.pdf
(1.17 MB)
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