AT32学习记录——模拟数字转换(一)

只看该作者 · 2024-10-14 15:04

本帖最后由 zexin 于 2024-10-14 15:05 编辑

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AT32F403A模拟数字转换(ADC)01

一、简介

ADC是一个将模拟输入信号转换为数字信号的外设，每组ADC具有16个外部通道(ADCx_IN0~15)和2个内部通道(内部温度传感器和内部参考电压)，最高采样率可达2MSPS(Sample Per Second)。

首先，模拟信号由GPIO端口进入，等检测到触发信号的上升沿后，ADC将模拟信号转换为数字信号，并存储在数据寄存器中，转换结束后可产生相应的中断和DMA请求。

二、功能

1.通道管理

(1)通道转换

转换分为普通通道转换和抢占通道转换，抢占通道的优先级高于普通通道；
在普通通道转换途中，若触发抢占通道转换，优先进行抢占通道的转换，等抢占通道转换完成之后再继续普通通道的转换；
在抢占通道转换途中，若触发普通通道转换，仍然执行抢占通道的转换，等抢占通道转换完成之后再开始普通通道的转换；

(2)内部温度传感器

温度传感器连接到ADC1_IN16，可由以上公式推算温度。
注：内部温度传感器更适合检测温度的变化，而不是测量绝对温度。

(3)内部参考电压

内部参考电压连接到ADC1_IN17，典型值为1.2V，可用于推算外部参考电压(VREF)。

2.ADC流程

ADC流程如图所示，第一次上电后先进行校准，之后等待触发引起ADC采样转换，最后读取转换数据。

(1)上电与校准

①先使能外设时钟，即ADC的时钟；
②配置预分频器，调整所需的ADCCLK(ADCCLK不可大于28MHz)；
③使能ADCEN，等待tSATB后进行ADCAL(校准)；
④校准完后硬件清除ADCAL，等待触发。

(2)触发

①ADC触发分为普通通道触发和抢占通道触发；
②使能OCTEN(普通通道触发使能)或PCTEN(抢占通道触发使能)；
③ADC检测到触发信号的上升沿；
④ADC响应并进行转换。

(3)采样转换

①ADC的采样时间与采样率有关；
②ADC的转换时间为12.5个ADCCLK周期；
因此：(采样+转换)时间 = (采样时间 + 12.5)个ADCCLK周期
例如：
CSPTx(采样率)选择1.5个周期，则采样转换时间 = 1.5+12.5 = 14个ADCCLK周期；
CSPTx(采样率)选择7.5个周期，则采样转换时间 = 7.5+12.5 = 20个ADCCLK周期；

3.转换顺序

单通道：默认每次触发只转换单个通道；
多通道：序列、抢占自动转换、反复、分割模式；

(1)序列模式

一次触发将序列中的所有通道都依次转换一次。

普通通道从OSN1开始转换。

抢占通道从PSNx(x = 4 - PCLEN)开始。
注：
PCLEN = 0代表抢占通道长度为1；
PCLEN = 1代表抢占通道长度为2；
……
PCLEN = 3代表抢占通道长度为4；

(2)抢占自动转换模式

普通通道触发后，待普通通道转换结束后抢占通道自动发生转换。

(3)反复模式

普通通道触发后不断进行ADC转换 ，可与抢占自动转换模式共用。

(4)分割模式

普通通道：将序列长度分为较小的子组别，一次触发将转换子组别的通道；

抢占通道：将序列长度分为只有一个通道的子组别，一次触发将转换子组别的通道；

注：分割模式与反复模式不可共用。

4.数据管理

普通通道的转换数据可以由CPU或DMA读取ADC_ODT(普通数据寄存器)获得；
抢占通道的转换数据只能由CPU读取ADC_PDT(抢占数据寄存器)获得；

三、案例

1.外部电压采样

(1)功能

利用ADC内部参考电压(标准的1.2V)反推出ADC外部参考电压，再利用外部参考电压和外部电压的adc值计算出外部信号的电压。

(2)配置

介绍

ADC1_INT17---adc_value[0]；
ADC1_INT4 ---adc_value[1]；

步骤

①启用ADC1，勾选通道4和内部参考电压通道；

②设置通道数目为2，开启序列模式，序列1为内部参考电压，序列2为通道4；

③添加ADC1至DMA1请求；

④生成代码。

(3)代码

main.c

复制

#include "at32f403a_407_wk_config.h"

#include "wk_system.h"

 

uint16_t adc_value[2] = {0};//定义存放adc数值的数组

float vref, voltage;//定义外部参考电压、外部信号电压等变量

 

int main(void)

{

  wk_system_clock_config();

  wk_periph_clock_config();

  wk_nvic_config();

  wk_timebase_init();

  wk_dma1_channel1_init();

  wk_dma_channel_config(DMA1_CHANNEL1, 

                        (uint32_t)&ADC1->odt, 

                        DMA1_CHANNEL1_MEMORY_BASE_ADDR, 

                        DMA1_CHANNEL1_BUFFER_SIZE);

  dma_channel_enable(DMA1_CHANNEL1, TRUE);

 

  wk_adc1_init();

 

  adc_ordinary_software_trigger_enable(ADC1, TRUE);//软件触发ADC

 

  while(1)

  {

        while(dma_flag_get(DMA1_FDT1_FLAG) == RESET);//等待dma传输完成

        dma_flag_clear(DMA1_FDT1_FLAG);

        vref = ((double)1.2 * 4095) / adc_value[0];//反推出ADC外部参考电压

        voltage = (double)adc_value[1] / 4095 * vref;//计算外部信号的电压

  }

}

at32f403a_407_wk_config.c

复制

#include "at32f403a_407_wk_config.h"

 

void wk_system_clock_config(void)

{

  crm_reset();

  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_LICK, TRUE);

  while(crm_flag_get(CRM_LICK_STABLE_FLAG) != SET)

  {

  }

  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE);

  while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) != SET)

  {

  }

  crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_60, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_GT72MHZ);

  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE);

  while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) != SET)

  {

  }

  crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1);

  crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2);

  crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2);

  crm_auto_step_mode_enable(TRUE);

  crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL);

 

  while(crm_sysclk_switch_status_get() != CRM_SCLK_PLL)

  {

  }

  crm_auto_step_mode_enable(FALSE);

  system_core_clock_update();

}

 

void wk_periph_clock_config(void)

{

  crm_periph_clock_enable(CRM_DMA1_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_IOMUX_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_ADC1_PERIPH_CLOCK, TRUE);

}

 

void wk_nvic_config(void)

{

  nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);

  NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, NVIC_EncodePriority(NVIC_GetPriorityGrouping(), 15, 0));

}

 

void wk_adc1_init(void)

{

  gpio_init_type gpio_init_struct;

  adc_base_config_type adc_base_struct;

 

  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

 

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_ANALOG;

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_4;

  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);

 

  crm_adc_clock_div_set(CRM_ADC_DIV_6);

 

  adc_tempersensor_vintrv_enable(TRUE);

 

  adc_combine_mode_select(ADC_INDEPENDENT_MODE);

 

  adc_base_default_para_init(&adc_base_struct);

  adc_base_struct.sequence_mode = TRUE;

  adc_base_struct.repeat_mode = FALSE;

  adc_base_struct.data_align = ADC_RIGHT_ALIGNMENT;

  adc_base_struct.ordinary_channel_length = 2;

  adc_base_config(ADC1, &adc_base_struct);

 

  adc_ordinary_channel_set(ADC1, ADC_CHANNEL_17, 1, ADC_SAMPLETIME_239_5);

  adc_ordinary_channel_set(ADC1, ADC_CHANNEL_4, 2, ADC_SAMPLETIME_239_5);

 

  adc_ordinary_conversion_trigger_set(ADC1, ADC12_ORDINARY_TRIG_SOFTWARE, TRUE);

 

  adc_ordinary_part_mode_enable(ADC1, FALSE);

 

  adc_dma_mode_enable(ADC1, TRUE);

  adc_enable(ADC1, TRUE);

  

  adc_calibration_init(ADC1);

  while(adc_calibration_init_status_get(ADC1));

  adc_calibration_start(ADC1);

  while(adc_calibration_status_get(ADC1));

}

 

void wk_dma1_channel1_init(void)

{

  dma_init_type dma_init_struct;

 

  dma_reset(DMA1_CHANNEL1);

  dma_default_para_init(&dma_init_struct);

  dma_init_struct.direction = DMA_DIR_PERIPHERAL_TO_MEMORY;

  dma_init_struct.memory_data_width = DMA_MEMORY_DATA_WIDTH_HALFWORD;

  dma_init_struct.memory_inc_enable = TRUE;

  dma_init_struct.peripheral_data_width = DMA_PERIPHERAL_DATA_WIDTH_HALFWORD;

  dma_init_struct.peripheral_inc_enable = FALSE;

  dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_LOW;

  dma_init_struct.loop_mode_enable = TRUE;

  dma_init(DMA1_CHANNEL1, &dma_init_struct);

 

  dma_flexible_config(DMA1, FLEX_CHANNEL1, DMA_FLEXIBLE_ADC1);

}

 

void wk_dma_channel_config(dma_channel_type* dmax_channely, uint32_t peripheral_base_addr, uint32_t memory_base_addr, uint16_t buffer_size)

{

  dmax_channely->dtcnt = buffer_size;

  dmax_channely->paddr = peripheral_base_addr;

  dmax_channely->maddr = memory_base_addr;

}

at32f403a_407_wk_config.h

复制

#ifndef __AT32F403A_407_WK_CONFIG_H

#define __AT32F403A_407_WK_CONFIG_H

 

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

 

#include "at32f403a_407.h"

 

#define DMA1_CHANNEL1_BUFFER_SIZE   2 //定义DMA传输数据量为2

#define DMA1_CHANNEL1_MEMORY_BASE_ADDR   (uint32_t)adc_value  //定义DMA传输的目标地址

 

  void wk_system_clock_config(void);

  void wk_periph_clock_config(void);

  void wk_nvic_config(void);

  void wk_adc1_init(void);

  void wk_dma1_channel1_init(void);

  void wk_dma_channel_config(dma_channel_type* dmax_channely, uint32_t peripheral_base_addr, uint32_t memory_base_addr, uint16_t buffer_size);

 

#ifdef __cplusplus

}

#endif

 

#endif

(4)现象

使用可调电压源向PA4输入电压模拟外部信号电压，在debug变量窗口中查看采集的电压。

①外部信号输入1.5V；

②外部信号输入2.5V；

由于作者水平有限，文中如有错误之处，恳请读者批评指正。
参考资料：
《RM_AT32F403A_407_CH_V2.06》的19模拟数字转换（ADC）https://www.arterytek.com/file/download/1995

只看该作者 · 2024-10-14 15:09

@21小跑堂

只看该作者 · 2024-10-16 14:03

自动校准很方便

AT32学习记录——模拟数字转换(一)

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