软件提高软件提高 ADC 的采样精度

只看该作者 · 2023-6-25 09:00

在 GD32 部分系列 MCU 中具有 ADC 的片上硬件过采样功能，硬件过采样单元执行数据预处
理以减轻 CPU 负担。它能够处理多个转换，并将多个转换的结果取平均，借此以提高 ADC 采
样结果的精度。采样结果值可根据如下公式（2-2）计算得出，其中 N 和 M 的值可以被调整，
过采样单元可以通过设置 ADC_OVSAMPCTL 寄存器的 OVSEN 位来使能，它是以降低数据
输出率为代价，换取较高的数据分辨率。D out (n)是指 ADC 输出的第 n 个数字信号：

片上硬件过采样单元执行两个功能：求和和位右移。过采样率 N 是在 ADC_OVSAMPCTL 寄
存器的 OVSR[2:0]位定义，它的取值范围为 2x 到 256x。除法系数 M 定义一个多达 8 位的右
移，它通过 ADC_OVSAMPCTL 寄存器 OVSS[3:0]位进行配置。

和标准的转换模式相比，过采样模式的转换时间不会改变：在整个过采样序列的过程中采样时
间仍然保持相等。每 N 个转换就会产生一个新的数据，一个等价的延迟为 N x t ADC = N x (t SMPL
+ t CONV )。
对于不具备片上硬件过采样单元的 MCU，软件算法上亦可采用常用的一些滤波算法来降低输
入信号采样值的波动。例如最常见的平均算法，滤波过程中需要占用CPU的算力与一定的RAM
空间。这种平均算法适用于输入信号变化慢，偶有脉冲型干扰的情形。如果信号变化频率已经
大于这个平均滤波算法的执行频率，则会丢失信号变化的细节，平均后的采样结果不能重现信
号的所有信息。