第8章模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC模塊

1、第第8 8章章 模數(shù)轉(zhuǎn)換（模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC)ADC)模塊模塊8.1 LF2407A8.1 LF2407A的的ADCADC模塊的特性模塊的特性（1 1）1010bitbit ADC ADC內(nèi)核，帶有內(nèi)置內(nèi)核，帶有內(nèi)置, ,采樣采樣- -保持電路。保持電路。（2 2）375375nsns的轉(zhuǎn)換時(shí)間，約為的轉(zhuǎn)換時(shí)間，約為2.67MHz2.67MHz。（3 3）1616個(gè)模擬輸入通道個(gè)模擬輸入通道。（4 4）對(duì)）對(duì)1616路模擬量進(jìn)行路模擬量進(jìn)行“自動(dòng)排序自動(dòng)排序”。（5 5）兩個(gè)獨(dú)立的）兩個(gè)獨(dú)立的8 8狀態(tài)排序器狀態(tài)排序器（SEQ1SEQ1和和SEQ2SEQ2），），可以可以獨(dú)立工作在獨(dú)立工作在雙排

2、序器雙排序器模式，或級(jí)聯(lián)為模式，或級(jí)聯(lián)為1616個(gè)狀態(tài)排序個(gè)狀態(tài)排序器器模式（模式（SEQSEQ一級(jí)聯(lián)模式一級(jí)聯(lián)模式）。（6 6）在給定的排序模式下，）在給定的排序模式下，4 4個(gè)排序控制器個(gè)排序控制器（CHSELSEQnCHSELSEQn）決定模擬通道的轉(zhuǎn)換順序決定模擬通道的轉(zhuǎn)換順序。（7 7）1616個(gè)存放結(jié)果的寄存器個(gè)存放結(jié)果的寄存器（RESULT0RESULT0 RESULT15)RESULT15)。（8 8）有多個(gè)啟動(dòng)）有多個(gè)啟動(dòng)ADCADC轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的觸發(fā)源觸發(fā)源如下：如下： 軟件立即啟動(dòng)軟件立即啟動(dòng) EVA EVA事件管理器啟動(dòng)（比較、周期匹配、下溢、事件管理器啟動(dòng)（比較、周期匹

3、配、下溢、CAP3CAP3） EVB EVB事件管理器啟動(dòng)（比較、周期匹配、下溢、事件管理器啟動(dòng)（比較、周期匹配、下溢、CAP6CAP6） ADC ADC的的SOCSOC引腳啟動(dòng)（與引腳啟動(dòng)（與XINT2XINT2引腳共用）引腳共用）（9 9）EVAEVA和和EVBEVB可分別獨(dú)立地觸發(fā)可分別獨(dú)立地觸發(fā)SEQ1SEQ1和和SEQ2SEQ2（僅用于雙排序僅用于雙排序 器模式）器模式）（1010）采樣）采樣/ /保持時(shí)間有單獨(dú)的預(yù)定標(biāo)控制。保持時(shí)間有單獨(dú)的預(yù)定標(biāo)控制。（1111）LF240 x/240 xA DSPLF240 x/240 xA DSP的的ADCADC模塊和模塊和24x24x的的AD

4、CADC模塊不兼容。模塊不兼容。 ADCADC模塊的寄存器如表模塊的寄存器如表8-18-1所示：所示：表表8-1 ADC8-1 ADC模塊的寄存器模塊的寄存器地址地址 寄存器寄存器 名稱(chēng)名稱(chēng)7070A0hA0h ADCTRL1 ADCTRL1 ADCADC控制寄存器控制寄存器1 17070A1hA1h ADCTRL2ADCTRL2ADCADC控制寄存器控制寄存器2 27070A2h A2h MAXCONVMAXCONV最大轉(zhuǎn)換通道寄存器最大轉(zhuǎn)換通道寄存器7070A3-70A6hA3-70A6hCHSELSEQ1-4 CHSELSEQ1-4 通道選擇排序控制通道選擇排序控制 寄存器寄存器1 1-

5、4-47070A7hA7h AUTO_SEQ_SR AUTO_SEQ_SR 自動(dòng)排序狀態(tài)寄存器自動(dòng)排序狀態(tài)寄存器7070A8hA8h 7070B7hB7h RESULT0 RESULT0 RESULT15 RESULT15 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器0 0 15157070B8hB8h CALIBRATION CALIBRATION 校準(zhǔn)寄存器校準(zhǔn)寄存器8.2 ADC8.2 ADC模塊概述模塊概述LF2407ALF2407A有有1616個(gè)模擬通道個(gè)模擬通道，但，但只有只有1 1個(gè)個(gè)ADCADC。為了對(duì)模擬通道的。為了對(duì)模擬通道的轉(zhuǎn)換順序進(jìn)行排序，芯片內(nèi)部提供了轉(zhuǎn)換順序進(jìn)行排序，芯片內(nèi)部提供了

6、自動(dòng)排序器自動(dòng)排序器。8.2.1 8.2.1 自動(dòng)排序器工作原理自動(dòng)排序器工作原理排序器由排序器由2 2個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的8 8狀態(tài)排序器狀態(tài)排序器SEQ1SEQ1和和SEQ2SEQ2組成，它們既可以組成，它們既可以單獨(dú)工作單獨(dú)工作，也可級(jí)聯(lián)成一個(gè)，也可級(jí)聯(lián)成一個(gè)1616狀態(tài)排序器狀態(tài)排序器SEQSEQ。ADCADC模塊能對(duì)一系列的轉(zhuǎn)換進(jìn)行排序。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，結(jié)果保存模塊能對(duì)一系列的轉(zhuǎn)換進(jìn)行排序。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，結(jié)果保存在相應(yīng)的在相應(yīng)的RESULT0RESULT0、RESULT1RESULT1中。中。用戶(hù)也可對(duì)同一通道進(jìn)行多次采樣，即用戶(hù)也可對(duì)同一通道進(jìn)行多次采樣，即“過(guò)采樣過(guò)采樣”，得到的采，得到的

7、采樣結(jié)果比傳統(tǒng)的單采樣結(jié)果分辨率高。樣結(jié)果比傳統(tǒng)的單采樣結(jié)果分辨率高。 圖圖8-1 8-1 單排序器模式下單排序器模式下ADCADC的原理框圖的原理框圖2 2圖圖8-2 8-2 雙排序器模式下雙排序器模式下ADCADC的原理框圖的原理框圖8.2.2 8.2.2 不中斷的自動(dòng)排序的模式不中斷的自動(dòng)排序的模式在此模式下，在此模式下，收到一個(gè)收到一個(gè)SOCSOC信號(hào)，會(huì)將整個(gè)序列轉(zhuǎn)換完，轉(zhuǎn)換過(guò)信號(hào)，會(huì)將整個(gè)序列轉(zhuǎn)換完，轉(zhuǎn)換過(guò)程不間斷程不間斷。適用于。適用于SEQ1,SEQ2SEQ1,SEQ2和和SEQSEQ。例例8.1 8.1 利用利用SEQ1SEQ1進(jìn)行進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換假設(shè)假設(shè)SEQ1SE

8、Q1要完成要完成7 7個(gè)通道的轉(zhuǎn)換（通道個(gè)通道的轉(zhuǎn)換（通道2 2、3 3、2 2、3 3、6 6、7 7和和1212需需要進(jìn)行自動(dòng)排序轉(zhuǎn)換）要進(jìn)行自動(dòng)排序轉(zhuǎn)換），則，則MAX CONV1MAX CONV1的值應(yīng)該設(shè)置為的值應(yīng)該設(shè)置為6 6，且且CHSELSEQnCHSELSEQn寄存器寄存器的設(shè)置如下的設(shè)置如下：圖圖8-3 8-3 不中斷的自動(dòng)排序模式流程圖不中斷的自動(dòng)排序模式流程圖初始化初始化ADCADC寄存器寄存器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)（轉(zhuǎn)換啟動(dòng)（SOCSOC）觸發(fā)信號(hào)到達(dá)）觸發(fā)信號(hào)到達(dá)MAX CONVnMAX CONVn值裝載到值裝載到AUTO_SEQ_SRAUTO_SEQ_SR寄存器中寄存器中轉(zhuǎn)換開(kāi)

9、始，每次轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換開(kāi)始，每次轉(zhuǎn)換后SEQ CNTRnSEQ CNTRn值減值減1 1當(dāng)前轉(zhuǎn)換結(jié)束后，數(shù)字結(jié)果寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的當(dāng)前轉(zhuǎn)換結(jié)束后，數(shù)字結(jié)果寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的RESULTnRESULTn寄存器寄存器設(shè)置設(shè)置INT FLAG SEQnINT FLAG SEQn所有通道轉(zhuǎn)換完成所有通道轉(zhuǎn)換完成? ?(SEQ CNTRn=0?)(SEQ CNTRn=0?)結(jié)束結(jié)束Y YN N8.2.3 8.2.3 排序器的啟動(dòng)排序器的啟動(dòng)/ /停止模式停止模式在此模式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換觸發(fā)在時(shí)間上同步。在此模式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換觸發(fā)在時(shí)間上同步。這種模式可以有這種模式可以有多個(gè)多個(gè)SOCSOC觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)，這些

10、觸發(fā)信號(hào)在這些觸發(fā)信號(hào)在時(shí)間上是分開(kāi)的。時(shí)間上是分開(kāi)的。這種模式與上一模式不同的是，這種模式與上一模式不同的是，排序器完成一個(gè)轉(zhuǎn)換排序器完成一個(gè)轉(zhuǎn)換序列之后，可以在沒(méi)有復(fù)位到初始狀態(tài)序列之后，可以在沒(méi)有復(fù)位到初始狀態(tài)CONV00CONV00情況情況下，被重新觸發(fā)。下，被重新觸發(fā)。因此當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)換排序結(jié)束后，排因此當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)換排序結(jié)束后，排序器停留在當(dāng)前的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。序器停留在當(dāng)前的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。在這種方式下，在這種方式下，ADCTRL1ADCTRL1寄存器的寄存器的連續(xù)運(yùn)行位必須設(shè)置連續(xù)運(yùn)行位必須設(shè)置為為0 0（禁止）（禁止）。例例8.2 8.2 排序器的啟動(dòng)排序器的啟動(dòng)/ /停止操作停止操作使用使用觸

11、發(fā)信號(hào)觸發(fā)信號(hào)1 1（定時(shí)器下溢）啟動(dòng)（定時(shí)器下溢）啟動(dòng)I1I1、I2I2、I3I3轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換，使用，使用觸發(fā)觸發(fā)信號(hào)信號(hào)2 2（定時(shí)器周期）啟動(dòng)（定時(shí)器周期）啟動(dòng)V1V1、V2V2、V3V3。兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)在時(shí)間上是分開(kāi)的在時(shí)間上是分開(kāi)的，時(shí)間間隔為，時(shí)間間隔為2525微秒，并且由微秒，并且由事件管理器事件管理器A A提供。提供。在這種情況下，在這種情況下，MAX CONV1MAX CONV1的值被的值被設(shè)置為設(shè)置為2 2，輸入通道選，輸入通道選擇排序控制寄存器擇排序控制寄存器( (CHSELSEQnCHSELSEQn) )的設(shè)置見(jiàn)下表的設(shè)置見(jiàn)下表第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)到來(lái)之后

12、，執(zhí)行到來(lái)之后，執(zhí)行CONV00(I1)CONV00(I1)、CONV01(I2)CONV01(I2)和和 CONV02(I3) CONV02(I3)；當(dāng)；當(dāng)?shù)诙€(gè)觸發(fā)信號(hào)第二個(gè)觸發(fā)信號(hào)到來(lái)到來(lái)時(shí)，執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行CONV03(V1)CONV03(V1)、CONV04(V2)CONV04(V2)和和CONV05(V3)CONV05(V3)。8.2.4 8.2.4 輸入觸發(fā)器描述輸入觸發(fā)器描述每一個(gè)排序器都有一組能被使能或禁止的觸發(fā)源。每一個(gè)排序器都有一組能被使能或禁止的觸發(fā)源。SEQ1SEQ1、SEQ2SEQ2和和SEQSEQ的有效輸入觸發(fā)源見(jiàn)表的有效輸入觸發(fā)源見(jiàn)表8-68-6。SEQ1SEQ1S

13、EQ2SEQ2SEQSEQ軟件觸發(fā)軟件觸發(fā) EVEVA A 外部外部SOCSOC引腳引腳 軟件觸發(fā)軟件觸發(fā) EVB EVB 軟件觸發(fā)軟件觸發(fā)EVEVA A EVB EVB 外部外部SOCSOC引腳引腳 表表8-6 SEQ18-6 SEQ1、SEQ2SEQ2和和SEQSEQ的有效輸入觸發(fā)源的有效輸入觸發(fā)源8.2.5 8.2.5 排序轉(zhuǎn)換期間的中斷操作排序轉(zhuǎn)換期間的中斷操作排序器在轉(zhuǎn)換期間有排序器在轉(zhuǎn)換期間有兩種中斷方式兩種中斷方式。第一種中斷方式是在第一種中斷方式是在每次每次EOSEOS（轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束）到來(lái)）到來(lái)時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。第二種中斷方式是第二種中斷方式是每隔一個(gè)每隔一個(gè)

14、EOSEOS（轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束）信）信號(hào)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。號(hào)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。 兩次轉(zhuǎn)換兩次轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)不同個(gè)數(shù)不同兩次轉(zhuǎn)換兩次轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)相同兩次轉(zhuǎn)換兩次轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)不同個(gè)數(shù)不同虛讀一次虛讀一次8.3 ADC8.3 ADC時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程分為兩個(gè)時(shí)段：模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程分為兩個(gè)時(shí)段：采樣采樣/ /保持時(shí)段保持時(shí)段，轉(zhuǎn)換時(shí)段轉(zhuǎn)換時(shí)段。LF240 xA DSPLF240 xA DSP中中ADCADC的的S/HS/H時(shí)間時(shí)間可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)輸入信號(hào)可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)輸入信號(hào)阻抗的變化。阻抗的變化。ADCADC轉(zhuǎn)換時(shí)段轉(zhuǎn)換時(shí)段ADCADC模塊的時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)模塊的時(shí)鐘預(yù)定標(biāo) 8.4 ADC8.4 ADC校準(zhǔn)

15、校準(zhǔn)LF240 x DSPLF240 x DSP具有校準(zhǔn)模式具有校準(zhǔn)模式，CALIBRATIONCALIBRATION寄存寄存器可用，器可用，而而LF240 xA DSPLF240 xA DSP沒(méi)有標(biāo)定和自測(cè)試特沒(méi)有標(biāo)定和自測(cè)試特性性，CALIBRATIONCALIBRATION寄存器不可用。寄存器不可用。 校準(zhǔn)模式下可以計(jì)算校準(zhǔn)模式下可以計(jì)算ADCADC模塊的模塊的零、中值和最零、中值和最大值的偏置誤差大值的偏置誤差。該偏置誤差的二進(jìn)制補(bǔ)碼被。該偏置誤差的二進(jìn)制補(bǔ)碼被載入載入CALBRATIONCALBRATION寄存器。此后，寄存器。此后，ADCADC硬件自動(dòng)硬件自動(dòng)將偏置誤差加到轉(zhuǎn)換值上將偏置誤差加到轉(zhuǎn)換值上。8.7 ADC8.7 ADC應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例來(lái)自來(lái)自LF2407LF2407實(shí)驗(yàn)箱提供的例程。實(shí)驗(yàn)箱提供的例程。LF2407ALF2407A采用連續(xù)采集的方式工作，采用連續(xù)采集的方式工作，定時(shí)（定時(shí)（20KHz20KHz）采集采集兩個(gè)通道（兩個(gè)通道（ADCIN0ADCIN0，ADC