【MM32 eMiniBoard测评】3. 测试ADC精度和线性 + 江湖可能失传小技

mig29 · 发表于2020-11-22 14:19

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本帖最后由 mig29 于 2020-11-22 14:31 编辑

本例使用 ..\MM32F013x_Samples\LibSamples\ADC\ADC_Polling 这个 Demo，测量 ADC 的
精度和线性。

1. 首先用高位表校准4位半的表，“传递”到家里再测：

2. 找出ADC的死区范围和最大ADC值，求出新的线性转换公式
（死区：调节 RV1，测量 VAin1电压，直到 ADC数值变为1）
（最大ADC数值：短接 Vcc 到 pin Ain1，看 ADC读数）

3. 尽量多地测量不同测试点，看在新的线性关系下的误差范围：
（把main.c 函数改成底下的代码）

#define Vdd 3303		//mV
#define ADMax 4090

s32 main(void)
{
	u32  mV;
    DELAY_Init();
    CONSOLE_Init(115200);
    ADC1SingleChannelInit();
    while(1) {
        ADCVAL = GetAdcAverage(8);
        //fValue = ((float)ADCVAL / 4090) * 3.303; //use 3.3V as VDD
        mV = ADCVAL * Vdd ;
	    mV /= ADMax;
		mV += 3; 
		printf(" m1: ADC_Value = 0x%03X = %04d, pin Ain1 = %d mV \r\n", ADCVAL, ADCVAL, mV);
		
		fValue = ((float)ADCVAL * 0.8070904645476773 ) + 3;
		printf(" m2: ADC_Value = 0x%03X = %04d, pin Ain1 = %f mV \r\n", ADCVAL, ADCVAL, fValue);

		mV = (ADCVAL * 13223 / 16384 ) + 3;   //(0.8070904645476773 * 16384) / 16384
		printf(" m3:  pin Ain1 = %d mV \r\n", mV);
						
        DELAY_Ms(1000);
    }

    //return 0;
}

结论：
1. 死区大约3mV，最大AD值4090（12位）， Vdd = 3.304V。 (补充：写本文时想起来，死区应该只能用 3mV 的一半算。。）
按 y=kx+b 公式计算： 3 = b ，3304 = 4090k + 3 ===> k = 0.8084169317347688
2. 3.3V,12位ADC，则 1LSB = 0.8mV，从全程测量结果看，整体误差不超过 3LSB。也就是不校准可以无脑当 10.5 位ADC用
3. 本实验只是个人粗略测量，不代表官方意见。

4. 原厂程序只是简单地做了计算：
fValue = ((float)ADCVAL / 4095) * 3.3 ,
更严谨的做法是：不需要使用浮点，把系数乘以 2的某次方（本例中最大可以乘 2^20)，就可以转换成整形数计算。
二者之间的差距，看本文末尾的汇编就知道了。

当然，对于现在的少年，没有经历过需要在 64Byte RAM 里做道场，也就没有人关注这些雕虫小技了。

    60:    fValue = ((float)ADCVAL * 0.8070904645476773 ) + 3; 
0x0800182E 8820      LDRH     r0,[r4,#0x00]
0x08001830 F7FEFDAC  BL.W     __aeabi_ui2d (0x0800038C)
0x08001834 4632      MOV      r2,r6
0x08001836 463B      MOV      r3,r7
0x08001838 F7FEFD40  BL.W     __aeabi_dmul (0x080002BC)
0x0800183C 2200      MOVS     r2,#0x00
0x0800183E 4B20      LDR      r3,[pc,#128]  ; @0x080018C0
0x08001840 F7FEFC8A  BL.W     __aeabi_dadd (0x08000158)
0x08001844 F7FEFDC4  BL.W     __aeabi_d2f (0x080003D0)
    61:   printf(" m2: ADC_Value = 0x%03X = %04d, pin Ain1 = %f mV \r\n", ADCVAL, ADCVAL, fValue); 
    62:  
0x08001848 6060      STR      r0,[r4,#0x04]
0x0800184A F7FEFDAD  BL.W     __aeabi_f2d (0x080003A8)
0x0800184E 9101      STR      r1,[sp,#0x04]
0x08001850 9000      STR      r0,[sp,#0x00]
0x08001852 8822      LDRH     r2,[r4,#0x00]
0x08001854 8821      LDRH     r1,[r4,#0x00]
0x08001856 A01B      ADR      r0,{pc}+0x70  ; @0x080018C4
0x08001858 F7FFFB12  BL.W     __0printf (0x08000E80)

---------------------------------------

    63:       mV = (ADCVAL * 13223 / 16384 ) + 3;   //(0.8070904645476773 * 16384) / 16384 
0x0800185C 8820      LDRH     r0,[r4,#0x00]
0x0800185E 4926      LDR      r1,[pc,#152]  ; @0x080018F8
0x08001860 4348      MULS     r0,r1,r0
0x08001862 0B81      LSRS     r1,r0,#14
    64:    printf(" m3:  pin Ain1 = %d mV \r\n", mV); 
    65:                                                  
0x08001864 A025      ADR      r0,{pc}+0x98  ; @0x080018FC
0x08001866 1CC9      ADDS     r1,r1,#3
0x08001868 F7FFFB0A  BL.W     __0printf (0x08000E80)