代码收藏家技术教程 2023-04-26

F28335的ADC模块

标签： DSP

此处输入图片的描述

具有双采样保持器的12位转换内核

模拟输入电平：0~3V

16个转换通道；ADC有16个输入引脚，即16个模拟转变输入通道，分为2组，一组为A，一组为B，其中ADCINA0~ ADCINA7都是属于A的，ADCINB0~ADCINB7都是B的。

序列发生器可配置成两个独立8通道或者一个16通道；无论是级联工作模式还是双序列工作模式，其本质都是通过设定通道的读取顺序来进行通道的读取选择。

最快转换时钟频率12.5MHz（奈奎斯特定则，25MHz最高能采样12.5MHz的信号）

有多种触发源启动模数转换；多触发源：软件、ePWM和GPIO

灵活的中断控制；

两种采样模式：级联和双通道模式

16个采样通道采用分时复用模式进行采样

序列发生器决定采样对象，是一个存储地址的寄存器

S/H-A和S/H-B是两个采样保持器

16 个结果寄存器存放ADC 转换的结果，转换后的数字量表示为：数字值=4095*（输入模拟值-ADCLO）/3，输入模拟值在0-3V 之间

软件设置流程

（1）使能ADC 外设时钟及设置ADC 工作时钟
要使用ADC 外设则需开启相应时钟，开启ADC 外设时钟代码如下：

EALLOW;
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 1; // ADC
EDIS;
系统时钟150M 不能直接供ADC 工作时钟使用，需分频后才行
EALLOW;
SysCtrlRegs.HISPCP.all = 3; // HSPCLK = SYSCLKOUT/(2*3)=25MHz
EDIS;

（2）ADC 初始化设置，包括对ADCREFSEL 和ADCOFFTRIM寄存器设置等

void InitAdc(void);

（3）ADC 工作方式设置，包括采样方式、工作频率、采样通道数等。

例：
AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = 0x0f;//采样窗口长度设置;控制soc脉冲的宽度，也确定了采样开关闭合的时间，soc脉冲的宽度是ACQ_PS加1个ADCLK周期数
AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = 1;//ADC 工作25M 下不分频;adc内核时钟分频器
AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1;// 1 通道模式
AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0x0;//A0 为采样通道
AdcRegs.ADCTRL1.bit.CONT_RUN = 1;//连续采样模式
AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV1 = 0x0;//定义了自动转换序列中完成的最大转换通道数;最大采样通道数，因为只用到A0，所以只有1 个，即数值为0。

（4）选择ADC 触发方式，开启转换。

AdcRegs.ADCTRL2.all = 0x2000;//软件触发 Start SEQ1;序列发生器SEQ1或级联序列发生器SEQ的启动转换触发位

（5）读取ADC 转换值

Uint16 Read_ADCValue(void)
{
while (AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1== 0);//查询转换是否结束;SEQ1中断标志位，0代表无中断事件
AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR = 1;//清除中断标志位
return AdcRegs.ADCRESULT0>>4;//将转换结果返回出去
}

工作模式可以分成两种：级联工作、双排序工作模式；每种模式下还有顺序采样、同步采样两种采样方式；

ADC转换模块

A/D转换器（ADC）将模拟量转换为数字量通常要经过四个步骤：采样、保持、量化和编码。

采样：将一个时间上连续变化的模拟量转化为时间上离散变化的模拟量。
保持：将采样结果存储起来，直到下次采样，这个过程称作保持。一般，采样器和保持电路一起总称为采样保持电路。
量化：将采样电平归化为与之接近的离散数字电平，这个过程称作量化。
编码：将量化后的结果按照一定数制形式表示就是编码。

F28335 的 ADC 转换模块有 2 个独立的 8 状态排序器（SEQ1 与 SEQ2），这两个排序器还可以级联为 1 个 16状态的排序器（SEQ）。这里的状态是指排序器能够完成的A/D自动转换通道的个数。8状态排序器指的是能够完成8个A/D转换通道的排序管理。2个排序器可有两种操作方式，分别为单排序器方式（级联为1 个 16 状态排序器，即级联方式）和双排序器方式（2 个独立的8状态排序器），A/D转换模块每次收到触发源的开始转换（SOC）请求时，能够通过排序器自动完成多路转换，将模拟输入信号引入采样保持器与ADC内核，转换完成后，将转换结果存入结果寄存器。两种操作方式的最大差别在于，单排序器操作方式响应触发源是唯一的，双排序方式可以分别响应各自的触发源。单排序方式和双排序方式都可以进行顺序采样或者同步采样，顺序采样相当于串行模式，同步采样相当于并行模式，能保证信号的同时性，两个采样保持器，决定了最多能够进行2 路同步。

ADC关键指标

分辨率：指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2^n的比值。分辨率又称为精度，通常以数字信号的位数来表示。通俗的解释分辨率是决定采样最小值，比如基准电压为1V，8位的采样，最小值是1/256，10为采样的最小值是1/1024，分辨率越高，采样越精确。

转换速率：也可以称为AD采样率，是AD转换一次所需要的时间的倒数。单位时间内，完成从模拟转换到数字的次数

采样时间：是指两次转换的间隔，为了保证转换的正确完成，采样速率必须小于或等于转换速率。

量化误差:由于AD的有限分辨率而引起的误差，即有限分辨率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辨率AD的转移特性曲线之间的最大偏差。通常1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。

举例说明讲解以上四个指标：

例如F28335的AD转换模块是12位的，AD的最大时钟频率为25MHz，采样速率12.5Msps。

如果要对一个1V电压进行采样，分辨率=1/2的12次方=1/4096，

转换速率：在程序中根据自己需求设置的，

最大采样速率=1/12.5M=80ns（也可通过设置时钟设置）

量化误差：每个代码之间的电压变换就代表1/4096V
，无法采到1/8192V电压。换言之，产生指定代码的实际电压与代表该码的电压两者之间存在误差。

时钟频率：就像人的心脏跳动一样，如果没有时钟频率，那么ADC模块将运作不起来。

采样频率：每隔多长时间启动一次采样。

转换时间：ADC模块转换一个通道或者一个序列所需要的时间。

级联排序方式下的顺序采样和同步采样：

级联排序器顺序采样模式：

通过控制寄存器CONVxx的4位值确定输入引脚，其中，最高位确定采用哪个采样保持缓存器，其他3位定义具体的输入引脚。2个采样保持器对应各自的8选1多路选择器和8个输入通道。

级联排序器同步采样模式：

级联模式下，可以实现两个通道的同步采样，要求 2 个输入必须有同样的采样和保持偏移量（比如 ADCINA4 和 ADCINB4，不能是 ADCINA7 和 ADCINA6），为了让 ADC 模块工作在同步采样模式，必须设置 ADCTRL3 寄存器中的 SMODE_SEL=1。在同步采样模式下，CONVxx 寄存器的最高位不起作用，CONVxx 寄存器最高位用于确定采用哪个采样保持缓冲器（S/H-A或S/H-B）CONVxx 寄存器的后3位起作用，确定引脚进行采样，例如：CONVxx 寄存器的值是 0110b，ADCINA6 就由采样保持器 A 采样，ADCINB6 有采样保持器 B 采样，和1110b 的效果是一样的。

采样保持两路可以同步进行，因为有两个采样保持器，但是转换不可能同时进行。转换器首先转换采样保持器 A中锁存的电压量，然后转换采样保持器 B 中锁存的电压量，采样保持器 A 转换的结果保存到当前的 ADCRESULTn 寄存器（如果排序器已经复位，SEQ1 的结果放到ADCRESULT0），采样保持器 B 转换的结果保存到下一个（顺延）ADCRESULTn 寄存器（如果排序器没有复位，SEQ1 的结果放到 ADCRESULT1），结果寄存器指针每次增加 2。

级联排序器操作方式下，双通道同时采样，8对（16个通道）模拟量均由SEQ1排序控制。
为什么只用开SEQ1中断而不开SEQ2中断？

这是因为在级联模式下，SEQ1的8状态排序和SEQ2的8状态排序公用一个触发源，所以只用开SEQ1的中断就够了。

2个采样保持器复用一个A/D转换模块，16个输入通道复用2个采样保持器

尽管只有一个A/D模块，但是2个采样保持器保证了F28335的ADC转换模块也能够同时采样2个输入通道，同时采样，但并不同步转换，但最终结果来看就等效为同步转换。