《ADC工作原理》PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,*,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,STM32,ADC工作原理,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,一：,ADC,介绍,12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。ADC 的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,二：,ADC,主要特征,12位分辨率,规则转换、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断,单次和连续转换模式,从通道0到通道n的自动扫描模式,间断模式执行,自校准,带内嵌数据一致性的数据对齐,采样间隔可以按通道分别编程,规则转换和注入转换均有外部触发选项,双重模式(带2个或以上ADC 的器件),普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,ADC转换时间：,STM32F103xx增强型产品：时钟为56MHz时为1s,(时钟为72MHz为1.17s),STM32F101xx基本型产品：时钟为28MHz时为1s,(时钟为36MHz为1.55s),STM32F102xxUSB型产品：时钟为48MHz 时为1.2s,STM32F105xx和STM32F107xx产品：时钟为56MHz时为1s,(时钟为72MHz为1.17s),ADC供电要求：2.4V到3.6V,ADC输入范围：VREF-VIN VREF+,规则通道转换期间有DMA请求产生。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,ADC1,ADC2,ADC3,通道0,PA0,PA0,PA0,通道1,PA1,PA1,PA1,通道2,PA2,PA2,PA2,通道3,PA3,PA3,PA3,通道4,PA4,PA4,通道5,PA5,PA5,通道6,PA6,PA6,通道7,PA7,PA7,通道8,PB0,PB0,通道9,PB1,PB1,通道10,PC0,PC0,PC0,通道11,PC1,PC1,PC1,通道12,PC2,PC2,PC2,通道13,PC3,PC3,PC3,通道14,PC4,PC4,通道15,PC5,PC5,通道16,温度传感器,通道17,内部参考电压,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,三：通道选择,有16个多路通道。可以把转换组织成两组：规则组和注入组。在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。,规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的L3:0位中。,注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的L1:0位中。,如果ADC_SQRx或ADC_JSQR寄存器在转换期间被更改，当前的转换被清除，一个新的启动脉冲将发送到ADC 以转换新选择的组。,温度传感器和通道ADC1_IN16相连接，内部参照电压VREFINT和ADC1_IN17相连接。可以按注入或规则通道对这两个内部通道进行转换。,注意：温度传感器和VREFINT只能出现在主ADC1 中。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,四：单次转换模式,单次转换模式下，ADC只执行一次转换。该模式既可通过设置ADC_CR2 寄存器的ADON位(只适用于规则通道)启动也可通过外部触发启动(适用于规则通道或注入通道)，这时CONT位为0。,一旦选择通道的转换完成：,如果一个规则通道被转换：,转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中,EOC(转换结束)标志被设置,如果设置了EOCIE，则产生中断。,如果一个注入通道被转换：,转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中,JEOC(注入转换结束)标志被设置,如果设置了JEOCIE位，则产生中断。然后ADC停止。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,五：连续转换模式,在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的ADON位启动，此时CONT位是1。,每个转换后：,如果一个规则通道被转换：,转换数据被储存在16位的ADC_DR寄存器中,EOC(转换结束)标志被设置,如果设置了EOCIE，则产生中断。,如果一个注入通道被转换：,转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中,JEOC(注入转换结束)标志被设置,如果设置了JEOCIE位，则产生中断。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,六：扫描模式,此模式用来扫描一组模拟通道。,扫描模式可通过设置ADC_CR1寄存器的SCAN位来选择。一旦这个位被设置，ADC扫描所有被ADC_SQRX 寄存器(对规则通道)或ADC_JSQR(对注入通道)选中的所有通道。在每个组的每个通道上执行单次转换。在每个转换结束时，同一组的下一个通道被自动转换。如果设置了CONT位，转换不会在选择组的最后一个通道上停止，而是再次从选择组的第一个通道继续转换。,如果设置了DMA位，在每次EOC后，DMA控制器把规则组通道的转换数据传输到SRAM 中。而注入通道转换的数据总是存储在ADC_JDRx寄存器中。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,七：间断模式,规则组,此模式通过设置ADC_CR1 寄存器上的DISCEN位激活。它可以用来执行一个短序列的n次转换(n=8)，此转换是ADC_SQRx寄存器所选择的转换序列的一部分。数值n由ADC_CR1寄存器的DISCNUM2:0位给出。,一个外部触发信号可以启动ADC_SQRx 寄存器中描述的下一轮n次转换，直到此序列所有的转换完成为止。总的序列长度由ADC_SQR1寄存器的L3:0定义。,举例：n=3，被转换的通道=0、1、2、3、6、7、9、10,第一次触发：转换的序列为 0、1、2,第二次触发：转换的序列为 3、6、7,第三次触发：转换的序列为 9、10，并产生EOC事件,第四次触发：转换的序列 0、1、2,注意：,当以间断模式转换一个规则组时，转换序列结束后不自动从头开始。,当所有子组被转换完成，下一次触发启动第一个子组的转换。在上面的例子中，第四次触发重新转换第一子组的通道 0、1和2。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,注入组,此模式通过设置ADC_CR1 寄存器的JDISCEN位激活。在一个外部触发事件后，该模式按通道顺序逐个转换ADC_JSQR寄存器中选择的序列。,一个外部触发信号可以启动ADC_JSQR寄存器选择的下一个通道序列的转换，直到序列中所有的转换完成为止。总的序列长度由ADC_JSQR寄存器的JL1:0位定义。,例子：n=1，被转换的通道=1、2、3,第一次触发：通道1被转换,第二次触发：通道2被转换,第三次触发：通道3被转换，并且产生EOC和JEOC事件,第四次触发：通道1被转换,注意：,1 当完成所有注入通道转换，下个触发启动第1个注入通道的转换。,在上述例子中，第四个触发重新转换第1个注入通道1。,2 不能同时使用自动注入和间断模式。,3 必须避免同时为规则和注入组设置间断模式。间断模式只能作用,于一组转换。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,八：,ADC,时钟配置,void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2),；,输入参数范围：,#define RCC_PCLK2_Div2 (uint32_t)0 x00000000),#define RCC_PCLK2_Div4 (uint32_t)0 x00004000),#define RCC_PCLK2_Div6 (uint32_t)0 x00008000),#define RCC_PCLK2_Div8 (uint32_t)0 x0000C000),STM32的ADC最大的转换速率为1Mhz,也就是转换时间为1us(在ADCCLK=14M,采样周期为1.5个ADC时钟下得到)，不要让ADC的时钟超过14M，否则将导致结果准确度下降。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,九：,ADC,的采样时间,可编程的通道采样时间,ADC 使用若干个ADC_CLK 周期对输入电压采样，采样周期数目可以通过ADC_SMPR1 和ADC_SMPR2寄存器中的SMP2:0位更改。每个通道可以分别用不同的时间采样。,总转换时间如下计算：TCONV=采样时间+12.5个周期,例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5周期,TCONV=1.5+12.5=14周期=1s,常见的周期有：,1.5周期、7.5周期、13.5周期、28.5周期、41.5周期、55.5周期、71.5周期、239.5周期。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,十：数据对齐,ADC_CR2寄存器中的ALIGN位选择转换后数据储存的对齐方式。数据可以左对齐或右对齐，如图29和图30所示。,注入组通道转换的数据值已经减去了在ADC_JOFRx寄存器中定义的偏移量，因此结果可以是一个负值。SEXT位是扩展的符号值。,对于规则组通道，不需减去偏移值，因此只有12个位有效。,普中,STM32,开发板带您进入,ARM,世界,十一：校准,ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。在校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差。,通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。建议在上电时执行一次ADC校准。校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR 中。,注意：,1 建议在每次上电后执行一次校准。,2 启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=0)超过至少两个ADC时钟周期。,