分享TMS320F2812 DSP编程之AD采样精度的校准算法

Jacktang

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F2812内部集成了ADC转换模块。该模块是一个12位、具有流水线结构的模数转换器，内置双采样保持器（S/H），可多路选择16通道输入，快速转换时间运行在25 MHz、ADC时钟或12.5 Msps，16个转换结果寄存器可工作于连续自动排序模式或启动/停止模式。在实际使用中，ADC的转换结果误差较大，如果直接将此转换结果用于控制回路，必然会降低控制精度。（最大转换误差可以达到9%左右）
       F2812的ADC转换精度较差的主要原因是存在增益误差和失调误差，要提高转换精度就必须对两种误差进行补偿。

       对于ADC模块采取了如下方法对其进行校正：
       选用ADC的任意两个通道（如A3，A4）作为参考输入通道，并分别提供给它们已知的直流参考电压作为输入（RefHigh和RefLow），通过读取相应的结果寄存器获取转换值，利用两组输入输出值求得ADC模块的校正增益和校正失调，然后利用这两个值对其他通道的转换数据进行补偿，从而提高了ADC模块转换的准确度。
       实现校准的硬件电路在本文中不作描述，在有关资料中可以查到。下面是该算法的C语言实现：

• //首先计算两个通道的参考电压转换后的理想结果
• //     A4 = RefHigh = 2.5V  ( 2.5*4095/3.0 = 3413 ideal count)
• //     A3 = RefLow  = 0.5V  ( 0.5*4095/3.0 = 683 ideal count)
• #define     REF_HIGH_IDEAL_COUNT   3413
• #define     REF_LOW_IDEAL_COUNT    683
• #define  SAMPLES       63
• //定义所需的各个变量
• Uint16  Avg_RefHighActualCount;
• Uint16  Avg_RefLowActualCount; /
• Uint16  CalGain;                                                 // Calibration Gain
• Uint16  CalOffset;                                              // Calibration Offset
• Uint16  SampleCount;
• Uint16 RefHighActualCount;
• Uint16 RefLowActualCount;
• //对各个变量进行初始化
• void InitCalib()
• {
•     Avg_RefLowActualCount = 0;
•     Avg_RefLowActualCount  = 0;
•     Avg_RefHighActualCount = 0;
•     RefHighActualCount = 0;
•     RefLowActualCount = 0;
•     CalGain   = 0;
•     CalOffset = 0;
•     SampleCount = 0;
• }
• //获得校准增益和校准失调
• // Algorithm: Calibration formula used is:
• //
• //  ch(n) = ADCRESULTn*CalGain - CalOffset
• // n = 0 to 15 channels
• //  CalGain =   (RefHighIdealCount - RefLowIdealCount)
• //                       -----------------------------------------
• //                      (Avg_RefHighActualCount  - Avg_RefLowActualCount)
• //
• //  CalOffset = Avg_RefLowActualCount*CalGain - RefLowIdealCount
• //
• //  A running weighted average is calculated for the reference inputs:
• //
• //  Avg_RefHighActualCount = (Avg_RefHighActualCount*SAMPLES
• //                            + RefHighActualCount) / (SAMPLES+1)
• //
• //  Avg_RefLowActualCount  = (Avg_RefLowActualCount*SAMPLES
• //                                         + RefLowActualCount) / (SAMPLES+1)
• //
• void GetCalibParam()
• {
• RefHighActualCount = AdcRegs.ADCRESULT4 >>4;
• RefLowActualCount = AdcRegs.ADCRESULT3 >>4;
• if(SampleCount > SAMPLES)
•   SampleCount = SAMPLES;
• Avg_RefHighActualCount = (Avg_RefHighActualCount * SampleCount
•          + RefHighActualCount) / (SampleCount+1);
• Avg_RefLowActualCount  = (Avg_RefLowActualCount * SampleCount
•                               + RefLowActualCount) / (SampleCount+1);
• CalGain = (REF_HIGH_IDEAL_COUNT - REF_LOW_IDEAL_COUNT)
•                         / (Avg_RefHighActualCount  - Avg_RefLowActualCount);
• CalOffset = Avg_RefLowActualCount*CalGain - RefLowIdealCount;
• SampleCount++;
• }
• //在ADC_ISR中，对其他各个通道的结果进行修正：
• interrupt void  adc_isr(void)
• {
• GetCalibParam();
• ......
• newResult n= AdcRegs.ADCRESULTn*CalGain - CalOffset;
• ......
• }
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

       通过上面的代码，配合硬件电路改动，可以大幅实现提高ADC采样的精度，实现更灵敏、更精确的控制。