LM3S811DDLLXXRR笔记之四：AD转换

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为了能够使用数字系统（如MCU）处理模拟信号，必须把模拟信号转换成相应的数字
信号。能够实现这种转换的电路称为ADC（Analog-to-Digital Converter，模-数转换器）。

ADC能够将连续变化的模拟电压转换成离散的数字量。

Stellaris系列ARM集成有一个10位的ADC模块，支持8个输入通道，以及一个内部温度传感器。

 

ADC模块含有一个可编程的序列发生器，可在无需控制器干涉的情况下对多个模拟输入源进行采样。

每个采样序列均对完全可配置的输入源、触发事件、中断的产生和序列优先级提供灵活的编程。

Stellaris系列ARM的ADC模块提供系列特性：
􀁺 8个模拟输入通道
􀁺 单端和差分输入配置
􀁺 内部温度传感器
􀁺 高达1Msps（每秒采样一百万次）的采样率
􀁺 4个可编程的采样转换序列，入口长度1到8，每个序列均带有相应的转换结果FIFO
􀁺 灵活的触发控制：处理器（软件）、定时器、模拟比较器、PWM、GPIO
􀁺 硬件可对多达64个采样值进行平均计算（牺牲速度换取精度）
􀁺 转换器采用内部的3V参考电压
􀁺 分开的模拟电源和模拟地，跟数字电源和数字地分离

 ADC功能描述

Stellaris系列ARM的ADC通过使用一种基于序列（sequence-based）的可编程方法来收集采样数据，取代了传统ADC模块使用的单次采样或双采样的方法。每个采样序列均为一系列程序化的连续（back-to-back）采样，使得ADC可以从多个输入源中收集数据，而无需控制器对其进行重新配置或处理。对采样序列内的每个采样进行编程，包括对某些参数进行编程，如输入源和输入模式（差分输入还是单端输入），采样结束时的中断产生，以及指示序列最后一个采样的指示符。

1． 采样序列发生器

采样控制和数据捕获由采样序列发生器（Sample Sequencer）进行处理。所有序列发生器的实现方法都相同，不同的只是各自可以捕获的采样数目和FIFO深度。每个序列发生器可捕获的最大采样数及相应的FIFO深度。在本实现方案中，每个FIFO入口均为32位（1个字），低10位包含的是转换结果。

 ADC序列发生器的采样数和FIFO深度
序列发生器   采样数    FIFO深度
SS0               8           8
SS1               4           4
SS2               4           4
SS3               1           1

对于一个指定的采样序列，每个采样均可以选择对应的输入管脚，以及温度传感器的选择、中断使能、序列末端和差分输入模式。

当配置一个采样序列时，控制采样的方法是灵活的。每个采样的中断均可使能，这使得在必要时可在采样序列的任意位置产生中断。同样地，也可以在采样序列的任何位置结束采样。例如，如果使用序列发生器0，那么可以在第5个采样后结束并产生中断，中断也可以在第3个采样后产生。

在一个采样序列执行完后，可以利用函数ADCSequenceDataGet( )从ADC采样序列FIFO里读取结果。上溢和下溢可以通过函数ADCSequenceOverflow( )和ADCSequenceUnderflow( )进行控制。

2． 模块控制
在采样序列发生器的外面，控制逻辑的剩余部分负责对中断产生、序列优先级设置和触发配置等任务。

大多数的ADC控制逻辑都是14～18MHz的ADC时钟速率下运行。当选择了系统XTAL时，内部的ADC分频器通过硬件自动配置。自动时钟分频器的配置对所有Stellaris系列ARM均以16.667MHz操作频率为目标。

3． 中断
采样序列发生器虽然会对引起中断的事件进行检测，但它们不控制中断是否真正被发送到中断控制器。ADC模块的中断信号由相应的状态位来控制。ADC中断状态分为原始的中断状态和屏蔽的中断状态，这可以通过函数ADCIntStatus( )来查知。函数ADCIntClear( )可以清除中断状态。

4． 优先级设置
当同时出现采样事件（触发）时，可以将为这些事件设置优先级，安排它们的处理顺序。优先级值的有效范围是0到3，其中0代表优先级最高，而3代表优先级最低。优先级相同的多个激活采样序列发生器单元不会提供一致的结果，因此软件必须确保所有激活采样序列发生器单元的优先级是唯一的。

5． 采样事件
采样序列发生器可以通过多种方式激活，如处理器（软件）、定时器、模拟比较器、PWM、GPIO。对于某些型号如LM3S1138并不存在专门的硬件PWM模块，因此也不会存在PWM触发方式。外部的外设触发源随着Stellaris家族成员的变化而改变，但所有器件都公用“控制器”和“一直（Always）”触发器。软件可通过函数ADCProcessorTrigger( )来启动采样。
在使用“一直（Always）”触发器时必须非常小心。如果一个序列的优先级太高，那么可能会忽略（starve）其它低优先级序列。

6． 硬件采样平均电路
使用硬件平均电路可产生具有更高精度的结果，然而结果的改善是以吞吐量的减小为代价的。硬件平均电路可累积高达64个采样值并进行平均，从而在序列发生器FIFO中形成一个数据入口。吞吐量根据平均计算中的采样数而相应地减小。例如，如果将平均电路配置为对16个采样值进行平均，则吞吐量也减小了16因子（factor）。
平均电路默认是关闭的，因此，转换器的所有数据直接传送到序列发生器FIFO中。进行平均计算的硬件由相关的硬件寄存器进行控制。ADC中只有一个平均电路，所有输入通道（不管是单端输入还是差分输入）都是接收相同数量的平均值。

7． 模数转换器
转换器本身会为所选模拟输入产生10位输出值。通过某些特定的模拟端口，输入的失真可以降到最低。转换器必须工作在16MHz左右，如果时钟偏差太多，则会给转换结果带来很大误差。

8． 差分采样
除了传统的单边采样（single-ended sampling）外，ADC模块还支持两个模拟输入通道的差分采样（differential Sampling）。
当队列步（a sequence step）被配置为差分采样，会形成4个差分对（differential pairs）之一，编号0～3。差分对0采样模拟输入0和1，差分对1采样模拟输入2和3，依此类推。ADC不会支持其它差分对形式，比如模拟输入0跟模拟输入

 

3。差分对所支持的编号有赖于模拟输入的编号（详见表1.2）。

差分对   模拟输入

0           0和1
1           2和3
2           4和5
3           6和7
在差分模式下被采样的电压是奇数和偶数通道的差值，即：
ΔV ＝ VIN_ENEN － VIN_ODD
其中ΔV是差分电压，VIN_EVEN是偶数通道，VIN_ODD是奇数通道。因此：
􀂄 如果ΔV = 0，则转换结果 = 0x1FF
􀂄 如果ΔV > 0，则转换结果 > 0x1FF（范围在0x1FF～0x3FF）
􀂄 如果ΔV < 0，则转换结果 < 0x1FF（范围在0～0x1FF）

 

好了，理论讲完了，我的例子调通了也不太容易，我用了两个晚上在琢磨，终于搞定哈

 

大家注意两点：

 

      一、不管你用什么作为主时钟源，频率毕需大于16MHZ

      二、采样序列完全可配成深度为1，就象以前用51单片机一样的AD转换

 

我这个例子，没有输出，但我用仿真读出值为0x00000665转换成电压后为1637

就是1.637伏，我用胜利表量下，真准啊

 

       拿出分享哈！！！！！！

 

 

上程序：

 

 

等明后天调一下输出再分享个哈：

 

 

#include <LM3Sxxx.H>
#include <systick.h>  

#include <adc.h>
#include <stdio.h>
#define ADCSequEnable ADCSequenceEnable
#define ADCSequDisable ADCSequenceDisable
#define ADCSequConfig ADCSequenceConfigure
#define ADCSequStepConfig ADCSequenceStepConfigure
#define ADCSequDataGet ADCSequenceDataGet
tBoolean ADC_EndFlag = false; // 定义ADC转换结束的标志
//unsigned long TheSysClock;

//  防止JTAG失效
void jtagWait(void)
{
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOC);          //  使能KEY所在的GPIO端口
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4);     //  设置KEY所在管脚为输入
if (GPIOPinRead(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4) == 0x00)  //  若复位时按下KEY，则进入
    {
       while(1);                             //  死循环，以等待JTAG连接
    }
  SysCtlPeripheralDisable(SYSCTL_PERIPH_GPIOC);   //  禁止KEY所在的GPIO端口
}
// ADC初始化
void adcInit(void)
{
SysCtlLDOSet(SYSCTL_LDO_2_75V);    //配置PLL前需将LDO电压设置为2.75V                   
        SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_PLL |    // 系统时钟设置，采用PLL                         
        SYSCTL_OSC_MAIN |                  // 主振荡器         
  SYSCTL_XTAL_6MHZ |                 // 外接6MHz晶振        
  SYSCTL_SYSDIV_4);        // 分频结果为50MHz

SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_ADC); // 使能ADC模块
SysCtlADCSpeedSet(SYSCTL_ADCSPEED_125KSPS); // 设置ADC采样速率
ADCSequDisable(ADC_BASE, 0); // 配置前先禁止采样序列
// 采样序列配置：ADC基址，采样序列编号，触发事件，采样优先级
ADCSequConfig(ADC_BASE, 0, ADC_TRIGGER_PROCESSOR, 0);
// 采样步进设置：ADC基址，采样序列编号，步值，通道设置
ADCSequStepConfig(ADC_BASE, 0, 0, ADC_CTL_CH0 |
ADC_CTL_END |
ADC_CTL_IE);
ADCIntEnable(ADC_BASE, 0); // 使能ADC中断
IntEnable(INT_ADC0); // 使能ADC采样序列中断
IntMasterEnable( ); // 使能处理器中断
ADCSequEnable(ADC_BASE, 0); // 使能采样序列
}
// ADC采样
unsigned long adcSample(void)
{
unsigned long ulValue;
ADCProcessorTrigger(ADC_BASE, 0); // 处理器触发采样序列
while (!ADC_EndFlag); // 等待采样结束
ADC_EndFlag = false; // 清除ADC采样结束标志
ADCSequDataGet(ADC_BASE, 0, &ulValue); // 读取ADC转换结果
return(ulValue);
}
// 主函数（程序入口）
int main(void)
{
unsigned long ulVal;
char cBuf[30];
jtagWait( ); // 防止JTAG失效，重要！

SysTickEnable( ); // 使能SysTick计数器
adcInit( ); // ADC初始化
for (;;)
{
ulVal = adcSample( ); // ADC采样
ulVal = (ulVal * 3000) / 1024; // 转换成电压值
//sprintf(cBuf, "ADC0 = %ld(mV)\r\n", ulVal); // 输出格式化
//uartPuts(cBuf); // 通过UART显示结果
SysCtlDelay(1500 * (SysTickValueGet( ) / 3000)); // 延时约1500ms
}
}
// ADC采样序列0的中断
void ADC_Sequence_0_ISR(void)
{
unsigned long ulStatus;
ulStatus = ADCIntStatus(ADC_BASE, 0, true); // 读取中断状态
ADCIntClear(ADC_BASE, 0); // 清除中断状态，重要
if (ulStatus != 0) // 如果中断状态有效
{
ADC_EndFlag = true; // 置位ADC采样结束标志
}
}

 

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2011-6-8 06:42 上传

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常见泽1

版主 请问下 串口显示  怎么注释了呢 那这个AD转换如何显示呢

ddllxxrr

我用仿真器仿地，至于输出么，我根本不想用串口输出，我想输出到我地5110上，我明天调，今天休息，累死我了

鑫海宝贝

不错，支持嘿嘿

尘封的熊猫

请问版主，AD的序列号是什么意思？FIFO又是什么意思

heycare

FIFO 指的是队列

liqiangda1991

请问楼主，你程序中选了序列发生器0的，它是支持八个采样数，为什么只设置了一个输入通道？是否会在那一个通道采样八次还是就采样一次？另外，中断信号是由什么事件触发的？。。
PS：我还想问一下，那个一直采样触发事件设置为一直采样是什么情况？是隔多少时间进行采样？
假如我想要在一个通道上连续多次采样，是否可以选用序列3，然后，循环进行AD转换？还是可以选择一直采样？
我之前只接触过最普通的AD，序列器的还是第一次见，完全不懂，求指导！谢谢！！

langzishiwei

冷雨飘零

不懂

freebsder

10年前的内容了，，，这咋挖出来的？

ddllxxrr

freebsder 发表于 2021-4-23 15:36 10年前的内容了，，，这咋挖出来的？

鬼才知道