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1、模/数转换 ADC,在现实世界中,许多量都是模拟量,例如电压、电流、温度、湿度、压力等信号,而在DSP等微控制器的世界中,所有的量却都是数字量,那如何实现将现实世界的模拟量提供给DSP等微控制器呢?,ADC,第13章 模/数转换器ADC,1、2812内部的ADC模块,2、ADC模块的工作方式,3、ADC模块的中断,4、ADC模块的寄存器,13.1 2812内部的ADC模块,ADC模块是一个12位分辨率的、具有流水线结构的模数转换器。X281X的ADC模块一共具有16个采样通道,分成了两组,一组为ADCINA0ADCINA7,另一组为ADCINB0ADCINB7。,ADC模块的结构框图,虽然AD
2、C模块具有多个输入通道,但是它内部只有1个转换器,也就是说同一时刻只能对1路输入信号进行转换。当有多路信号需要转换时,ADC模块该怎么办呢?,多路转换示意图,ADC模块的特点,一共有16个模拟量输入引脚,将这16个输入引脚分成了两组,A组的引脚为ADCINA0ADCINA7,B组的引脚为ADCINB0ADCINB7。具有12位的ADC内核,内置有2个采样保持器S/H-A和S/H-B,从前面的学习可以知道,引脚ADCINA0ADCINA7对应于采样保持器S/H-A,引脚ADCINB0ADCINB7对应于采样保持器S/H-B。,ADC模块的特点,ADC模块的时钟频率最高可配置为25MHz,采样频率
3、最高为12.5MSPS,也就是说每秒最高能完成12.5个百万次的采样。ADC模块的自动序列发生器可以按两个独立的8状态序列发生器(SEQ1和SEQ2)来运行,也可以按一个16状态的序列发生器(SEQ)来运行。,ADC模块的特点,ADC模拟输入的范围为03V。,AD端口的嵌位电路,ADC模块的特点,ADC模块对一个序列的通道开始转换必须需要有一个启动信号,或者说是一个触发信号。,ADC模块的特点,ADC模块共有16个结果寄存器ADCRESULT0ADCRESULT15,用来保存转换的数值。每个结果寄存器都是16位的,而X281X的ADC是12位的,也就是说转换后的数字值最高只有12位,那这个12
4、位的值是如何放在16位的结果寄存器中的呢?,ADC模块的特点,ADC的时钟频率和采样频率-1,假设外部晶振的频率为OSCCLK Hz,通常选用的是30M的晶振。外部晶振经过PLL模块产生CPU时钟SYSCLKOUT,如果PLL模块的值为m,则有:,ADC的时钟频率和采样频率-2,然后,CPU时钟信号经过高速时钟预定标器HISPCP之后,生成高速外设时钟HSPCLK,假设HISPCP寄存器的值为n,则有:,ADC的时钟频率和采样频率-3,AD控制寄存器ADCTRL3的第0到第3位,也就是功能位ADCLKPS,可以对HSPCLK进行分频,此外,AD控制寄存器ADCTRL1的CPS位另外还可以提供一
5、个2分频,因此,可以得到ADC模块的时钟ADCLK为:,ADC时钟产生实例,ADC时钟频率,ADC的时钟频率就是每秒有多少个时钟脉冲的意思,它是ADC模块运行的基础正如上面所介绍的,它是由系统时钟经过很多环节分频后得到的,它取决于外部的时钟输入和各个环节的倍频或者分频的系数。,ADC转换时间,转换时间是指ADC模块完成一个通道或者一个序列的转换所需要的时间,很显然,转换时间是由ADC的时钟频率来决定的。,ADC采样频率,采样频率是指ADC模块每秒能够完成多少次的采样,采样频率取决于启动ADC的频率。启动ADC的方式有很多,比如利用软件直接启动,利用事件管理器的某些事件,或者是利用外部引脚来启动
6、。启动ADC的频率才是ADC的采样频率,例如如果每隔1ms启动一次ADC,那么ADC的采样频率就为1KHz。,13.2 ADC模块的工作方式,ADC模块既支持2个8状态序列发生器SEQ1和SEQ2分开独立工作,此时称为双序列发生器方式,也支持序列发生器SEQ1和SEQ2级联成一个16状态序列发生器SEQ来工作,此时称为单序列发生器方式,或者称为级联方式。,ADC输入通道选择序列控制寄存器,X281X的16个通道可以通过编程来为序列发生器中需要转换的通道安排顺序,这个功能就需要通过ADC输入通道选择序列控制寄存器ADCCHSELSEQx(x=1,2,3,4)来实现。每一个输入通断选择序列控制寄存
7、器都是16位的,被分成了4个功能位CONVxx,每一个功能位占据寄存器的4个位。,ADC输入通道选择序列控制寄存器,各个序列发生器所对应的寄存器和可选用的通道情况,最大转换通道寄存器的结构,双序列发生器模式下顺序采样,假设需要对ADCINA0ADCINA7,ADCINB0ADCINB7这16路通道进行采样,ADC模块工作于双序列发生器模式,并采用顺序采样。,双序列发生器顺序采样模式下16路通道时ADCCHSELSEQn位情况,双序列发生器顺序采样模式下序列发生器16路通道选择情况,双序列发生器顺序采样模式下16路通道转换结果,双序列发生器模式下并发采样,假设需要对ADCINA0ADCINA7,
8、ADCINB0ADCINB7这16路通道进行采样,ADC模块工作于双序列发生器模式,并采用并发采样。,双序列发生器并发采样模式下16路通道时ADCCHSELSEQn位情况,双序列发生器并发采样模式下序列发生器16路通道选择情况,双序列发生器并发采样模式下16路通道转换结果,级联模式下顺序采样,假设需要对ADCINA0ADCINA7,ADCINB0ADCINB7这16路通道进行采样,ADC模块工作于级联模式,并采用顺序采样。,级联顺序采样模式下16路通道时ADCCHSELSEQn位情况,级联顺序采样模式下序列发生器16路通道选择情况,级联顺序采样模式下16路通道转换结果,假设需要对ADCINA0
9、、ADCINA1、ADCINA2、ADCINB3、ADCINB4、ADCINB5、ADCINB7这7路通道进行采样,ADC模块工作于级联模式,并采用顺序采样。,级联顺序采样模式下7路通道时ADCCHSELSEQn位情况,级联顺序采样模式下序列发生器7路通道选择情况,级联顺序采样模式下7路通道转换结果,级联模式下的并发采样,假设需要对ADCINA0ADCINA7,ADCINB0ADCINB7这16路通道进行采样,ADC模块工作于级联模式,并采用并发采样。,级联并发采样模式下16路通道时ADCCHSELSEQn位情况,级联并发采样模式下序列发生器16路通道选择情况,级联并发采样模式下16路通道转换
10、结果,序列发生器工作流程,ADC模块的中断,当序列发生器完成一个序列的转换时,就会对该序列发生器的中断标志位进行置位,如果该序列发生器的中断已经使能,则ADC模块便向PIE控制器提出中断请求。当ADC模块工作于双序列发生器模式时,序列发生器SEQ1和SEQ2可以分开单独设置中断标志位和使能位,当ADC模块工作于级联模式时,设置序列发生器SEQ1的中断标志位和使能位便可以产生ADC转换的中断。,ADC模块的序列发生器支持两种中断方式,一种叫“interrupt request occurs at the end of every sequence”,意思是中断请求出现在每一个序列转换结束时,换句话说,每转换完一个序列,便产生一次中断请求;另一种叫“interrupt request occurs at the end of every other sequence”,意思是中断请求出现在每隔一个序列转换结束时,换句话说,不是每次转换完都会产生一个中断请求,而是一个隔一个的产生,比如第一次转换完成时并不产生中断请求,第二次转换完成时才产生中断请求,接着,第三次转换完成也不产生中断请求,第四次转换完成时产生中断请求,一直这样下去。,中断请求出现在每一个序列转换结束时,ADC输入通道选择序列控制寄存器设置,中断请求出现在每隔一个序列转换结束时,ADC输入通道选择控制寄存器设置,