代码收藏家技术教程 2023-07-18

如何配置MSP432E401Y以实现2M的ADC采样频率

配置msp432e401y的ADC采样达到2M

电赛期间收到了TI公司提供的msp432e401y开发板。手册上标明ADC采样率可以达到2M，但在TIDriver里好像最大开到500k的采样率。在网上找了半天，没有找到相关代码的帖子，索性自己研究手册，配置出2M采样率。

例程代码

在msp432e4的sdk文件中里找到.\examples\nortos\MSP_EXP432E401Y\demos\cmsis_msp432e4_dsp_example工程文件。
例程使用driverlib库，开启ADC与DMA传输，使用定时器作为ADC的trigger，结合ARM的DSP库，实现DMA乒乓模式采集ADC数据&FFT操作。
通过修改cmsis_msp432e4_dsp_example.c中的

//cmsis_msp432e4_dsp_example.c

#define NUM_SAMPLES 1024
#define SAMP_FREQ   100000

来修改采样点数与采样速率。直接修改此代码的参数，可使ADC最大速率达到1M，SAMP_FREQ大于此速率时ADC采样率也为1M。

ADC采样率提高到2M

ADC采样率

在官方参考手册《MSP432E4 SimpleLink™ Microcontrollers Technical Reference Manual》中
P707:

指出了采样速率与ADC时钟、采样保持时间的关系。可以看到，在f_ADC=16MHz时，ADC最大采样率f_CONV=1Msps(N_SH默认为4)，想要达到f_CONV=2Msps，须使f_ADC=32MHz。

ADC时钟

在官方参考手册《MSP432E4 SimpleLink™ Microcontrollers Technical Reference Manual》中
P205

给出了ADC的三个时钟源(也可见P206-4.1.5.2.1.1)。
其中

MOSC为主晶振，连接到外部晶振，MSP432E401Y开发板上面的外部高速晶振Y3频率为25MHz。
PIOSC为内部精密时钟，频率为16MHz。此时钟为默认ADC时钟。
PLL VCO为锁相环输出频率，可设置为480MHz或320MHz(见P209-4.1.5.5.1)。此时钟满足我们的要求。

修改代码

在例程中，PLL被设置到了480MHz，我们需要将其15分频给ADC，由此产生36MHz的ADC时钟。但是尝试之后仍还是1Msps采样率。经过试验，发现由于某些原因，由PLL到ADC经过分频之后会再2分频。我没有在手册中找到说明，可能需要再研究一下手册。
知道此信息之后，我们需要给ADC提供一个64MHz的频率，480MHz不方便通过整数分频得到64MHz，但是可以通过320MHz的时钟进行5分频得到。
我们参考P209

首先将f_VCO=480MHz，f_SYSCLK=120MHz
修改为f_VCO=320MHz，f_SYSCLK=80MHz
代码修改如下↓：

//cmsis_msp432e4_dsp_example.c

    /* Configure the system clock for 120 MHz */
//systemClock = MAP_SysCtlClockFreqSet((SYSCTL_XTAL_25MHZ |
//                                      SYSCTL_OSC_MAIN |
//                                      SYSCTL_USE_PLL |
//                                      SYSCTL_CFG_VCO_480), 120000000);
    /* Configure the system clock for 80 MHz */
systemClock = MAP_SysCtlClockFreqSet((SYSCTL_XTAL_25MHZ |
                                      SYSCTL_OSC_MAIN |
                                      SYSCTL_USE_PLL |
                                      SYSCTL_CFG_VCO_320), 80000000);

同时，配置ADC的时钟，使用PLL时钟，进行5分频
在例程语句↓：

//cmsis_msp432e4_dsp_example.c

/* Enable the clock to ADC-0 and wait for it to be ready */
MAP_SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_ADC0);
while(!(MAP_SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_ADC0)))
{
}

之后加上语句↓:

//cmsis_msp432e4_dsp_example.c

ADCClockConfigSet(ADC0_BASE, ADC_CLOCK_SRC_PLL | ADC_CLOCK_RATE_FULL, 5);

最后修改采样触发速率参数↓：

//cmsis_msp432e4_dsp_example.c

#define NUM_SAMPLES 1024
#define SAMP_FREQ   2000001

此处SAMP_FREQ为2000001而不是2000000，是因为测试发现2000000时采样率只能达到1.8Msps，而2000001就正好为2Msps了(1999999为1.8Msps，1900000为1.85Msps左右)，很奇怪。
此外，可以选择f_VCO=480MHz，再进行7分频得到约68.5MHz的ADC时钟，再修改相关参数可以达到更大的采样速率，而且不会降低主频(上述代码将主频从120M降低到80M)，测试了一下发现ADC在2.5Msps速率下也是可以运行的，但是不知道长时间使用会对ADC造成什么影响。