第四讲模数转换器ADCppt课件.ppt

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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,1、F281x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,第5章 模/数转换器ADC,5.1 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，转换时间在80ns以内。转换结果存

2、储在ADCRESULT0 ADCRESULT15，16个结果寄存器中。,ADC模块的结构框图（P143）,虽然ADC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。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

3、对应于采样保持器S/H-B。,ADC模拟输入的范围为03V。,AD端口的嵌位电路,ADC模块的时钟频率最高可配置为25MHz，采样频率最高为12.5MIPS，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

4、值最高只有12位，那这个12位的值是如何放在16位的结果寄存器中的呢？,模拟量与数字量关系：,5.2 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：,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：,5.2 ADC的时钟频率和采样频率-2,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

5、另外还可以提供一个2分频，因此，可以得到ADC模块的时钟ADCLK为：,5.2 ADC的时钟频率和采样频率-3,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。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

6、率就为1KHz。,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模块的结构框图（P143）,5.3 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。,采样方式,并发采样：S/H-A和S/H-B并发采样，即采完A0，就采B0，采完A1，就采B1。总是成对出现的。序列采样模式：是按顺序单个来的，即先采A0-A7，再采B0-B

7、7。序列发生器SEQ1和SEQ2、SEQ，序列的从CONV00-CONV15。一种是双个的，SEQ1的CONV00-07,SEQ2的CONV08-15。,1）双序列发生器模式下顺序采样,2）双序列发生器模式下并发采样,3）级联模式下顺序采样,4）级联模式下并发采样,ADC输入通道选择序列控制寄存器,F281X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

8、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,1）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：,初始化代码：,最大转换通道寄存器的结构MAX_CONV,ADC控制寄存器1,ADC控制寄存器3,双序列发生器顺序采样模式下16路通道转换结果：,2）双序列发生器模式下并发采样,假设需要对ADCINA0ADCINA7，ADCIN

9、B0ADCINB7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,3）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,双序列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

10、式下16路通道转换结果:,双序列顺序采样模式下16路通道转换结果：,假设需要对ADCINA0、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。,例子：,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:,4）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A

11、DCCHSELSEQn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路通道转换结果,5.4 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。,一种叫“interrupt request occurs at the end of every sequ

12、ence”，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。,ADC模块的序列发生器支持两种中断方式,1)中断请求出现在每一个序列转换结束时,2）中断请求出现在每

13、隔一个序列转换结束时,1）双序列发生器模式下顺序采样,2）双序列发生器模式下并发采样,3）级联模式下顺序采样,4）级联模式下并发采样,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；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。,ADC模块的序

14、列发生器支持两种中断方式,ADC控制寄存器1，2，3（ADCTRL1,ADCTRL2,ADCTRL3）最大通道转换寄存器（ADCMAXCONV）自动排序状态寄存器（ADCASEQSR）ADC状态和标志寄存器（ADCASEQSR）ADC通道排序寄存器（ADCCHSELSEQ14）ADC转换结果缓冲寄存器（ADCRESULT0 ADCRESULT15）,5.5 ADC寄存器介绍,5.6 双通道AD采集实验,TMS320F2812A芯片自带模数转换模块特性-12位模数转换模块ADC，快速转换时间运行在25mhz，ADC时钟或12.5MSPS。-16个模拟输入通道（AIN0AIN15）。-内置双采样-

15、保持器-采样幅度：0-3v，切记输入ad的信号不要超过这个范围，否则会烧坏2812芯片的。ADC模块有16个通道，可配置为两个独立的8通道模块以方便为事件管理器A和B服务。两个独立的8通道模块可以级连组成16通道模块。虽然有多个输入通道和两个序列器，但在ADC内部只有一个转换器，同一时刻只有1路ad进行转换数据。,1)用1根信号线连接实验箱左侧信号源的波形输出A端口和“A/D输入”模块的“ADCIN0”插座注意插头要插牢、到底。这样，信号源波形输出A的输出波形即可送到ICETEKF2812-A板的AD输入通道0。2)用1根信号线连接实验箱左侧信号源的波形输出B端口和“A/D输入”模块的“ADC

16、IN1”插座注意插头要插牢、到底。这样，信号源波形输出B的输出波形即可送到ICETEKF2812-A板的AD输入通道1。,3)设置波形输出A：-向内侧按波形频率选择旋钮，直到标有正弦波的指示灯点亮。-上下调节波形频率选择旋钮，直到标有1KHz-10KHz的指示灯点亮。-调节幅值调整旋钮，将波形输出A的幅值调到最大。,main()InitSysCtrl();/初始化cpu DINT;/关中断 InitPieCtrl();/初始化pie寄存器 IER=0 x0000;/禁止所有的中断 IFR=0 x0000;InitPieVectTable();/初始化pie中断向量表/Interrupts th

17、at are used in this example are re-mapped to/ISR functions found within this file.EALLOW;/This is needed to write to EALLOW protected register PieVectTable.ADCINT=/This is needed to disable write to EALLOW protected registers,AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=1;/Reset the ADC moduleasm(RPT#10|NOP);/Must wai

18、t 12-cycles(worst-case)for ADC reset to take effectAdcRegs.ADCTRL3.all=0 x00C8;/first power-up ref and bandgap circuits AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN=0 x3;/Power up bandgap/reference circuitryAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN=1;/Power up rest of ADC/Enable ADCINT in PIE PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6=1;IER

19、|=M_INT1;/Enable CPU Interrupt 1 EINT;/Enable Global interrupt INTM ERTM;/Enable Global realtime interrupt DBGM,/Configure ADC AdcRegs.ADCMAXCONV.all=0 x0001;/Setup 2 convs on SEQ1 AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0 x0;/Setup ADCINA3 as 1st SEQ1 conv.AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0 x1;/Setup ADCINA

20、2 as 2nd SEQ1 conv.AdcRegs.ADCTRL2.bit.EVA_SOC_SEQ1=1;/Enable EVASOC to start SEQ1 AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1=1;/Enable SEQ1 interrupt(every EOS),Uint16 LoopCount;Uint16 ConversionCount;Uint16 Voltage11024;Uint16 Voltage21024;interrupt void adc_isr(void)Voltage1ConversionCount=AdcRegs.ADCRESUL

21、T0 4;Voltage2ConversionCount=AdcRegs.ADCRESULT1 4;/If 40 conversions have been logged,start over if(ConversionCount=1023)ConversionCount=0;else ConversionCount+;/Reinitialize for next ADC sequence AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1=1;/Reset SEQ1 AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR=1;/Clear INT SEQ1 bit PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;/Acknowledge interrupt to PIE return;,中断服务程序,选择菜“View”“Graph”“Time/Frequency”做如下设置，然后单击“OK”按钮：,选择菜单“View”“Graph”“Time/Frequency”做如下设置，然后单击“OK”按钮：,实验结果,