第9章模數(shù)轉(zhuǎn)換

1第9章模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9.1模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊的特性1.

ADC模塊的特性帶有內(nèi)部采樣-保持電路10bitADC模塊375ns的轉(zhuǎn)換時(shí)間。16個(gè)模擬輸入通道，每8個(gè)通過一個(gè)8選1的模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。對(duì)16路模擬量進(jìn)行“自動(dòng)排序”。兩個(gè)獨(dú)立的8狀態(tài)排序器(SEQ1和SEQ2)，可以獨(dú)立工作在雙排序器模式，或級(jí)聯(lián)為16個(gè)狀態(tài)排序器模式(SEQ-級(jí)聯(lián)模式)在給定的排序模式下，4個(gè)排序控制器決定模擬通道的轉(zhuǎn)換順序。16個(gè)存放結(jié)果的寄存器(RESULT0～RESULT15)有多個(gè)啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換的觸發(fā)源如下：通過ADC控制寄存器SOCSEQn位，軟件立即啟動(dòng)EVA事件管理器啟動(dòng)EVB事件管理器啟動(dòng)ADC的SOC引腳啟動(dòng)EVA和EVB可分別獨(dú)立地觸發(fā)SEQ1和SEQ2(僅用于雙排序器模式)有單獨(dú)的預(yù)定標(biāo)的采樣/保持時(shí)間圖9.2級(jí)聯(lián)工作方式下自動(dòng)排序ADC的結(jié)構(gòu)框圖圖9.1雙排序器工作方式下自動(dòng)排序的ADC的結(jié)構(gòu)框圖特征參數(shù)SEQ1SEQ2SEQ開始轉(zhuǎn)換觸發(fā)模式EVA軟件外部引腳EVB軟件EVAEVB軟件外部引腳最大自動(dòng)轉(zhuǎn)換通道數(shù)8816觸發(fā)優(yōu)先權(quán)高低不適用A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器0~78~150~15排序控制器位分配CONV00~CONV07CONV08~CONV15CONV00~CONV15表9-1雙排序器和單排序器工作比較2.ADC模塊的寄存器表9-2ADC模塊的寄存器

地址寄存器名稱70A0hADCCTRL1ADC控制寄存器170A1hADCCTRL2ADC控制寄存器270A2hMAXCONV最大轉(zhuǎn)換通道寄存器70A3hCHSELSEQ1通道選擇排序控制寄存器170A4hCHSELSEQ2通道選擇排序控制寄存器270A5hCHSELSEQ3通道選擇排序控制寄存器370A6hCHSELSEQ4通道選擇排序控制寄存器470A7hAUTO_SEQ_SR自動(dòng)排序狀態(tài)寄存器70A8h～70B7hRESULT0～RESULT15轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器0～1570B8hCALIBRATION校準(zhǔn)寄存器ADC控制寄存器1(ADCTRL1)——70A0h位15

保留位14

復(fù)位位。該位引起一個(gè)對(duì)整個(gè)ADC模塊的主動(dòng)復(fù)位，所有寄存器和排序器指針都復(fù)位到初始狀態(tài)。0：無影響1：復(fù)位整個(gè)ADC模塊位13-12

SOFT位和FREE位。決定仿真懸掛時(shí)ADC模塊的工作情況。00：一旦仿真懸掛，ADC模塊立即停止10：仿真懸掛時(shí)，ADC模塊完成當(dāng)前轉(zhuǎn)換后停止x1：自由運(yùn)行，繼續(xù)運(yùn)行而不管仿真懸掛位11-8

采樣時(shí)間選擇位ACQPS3-ACQPS0。決定ADC時(shí)鐘的預(yù)定標(biāo)系數(shù)，為ADCTRL1[11:8]+1乘以ADCCLK周期位7

CPS，轉(zhuǎn)換時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)位。決定ADC轉(zhuǎn)換邏輯時(shí)鐘的預(yù)定標(biāo)。0：ADCCLK=

fCLK/11：

ADCCLK=

fCLK/2位6連續(xù)轉(zhuǎn)換位CONTRUN。決定排序器工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式或啟動(dòng)/停止模式0：?jiǎn)?dòng)/停止模式； 1：連續(xù)轉(zhuǎn)換模式位5

ADC中斷請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)位INTPRI。0：高優(yōu)先級(jí)； 1：低優(yōu)先級(jí)。位4

級(jí)連排序器工作方式位SEQCASC。0：雙排序器工作模式。SEQ1和SEQ2最多可選擇8個(gè)轉(zhuǎn)換通道的排序器。1：級(jí)連模式。SEQ1和SEQ2級(jí)連起來作為一個(gè)最多可選擇16個(gè)轉(zhuǎn)換通道的排序器SEQ。位3

偏差校準(zhǔn)使能位CALENA。0：禁止校準(zhǔn)模式； 1：使能校準(zhǔn)模式。位2

橋使能位BRGENA。見表9.4(P249)0：滿的參考電壓被接到ADC輸入1：參考的中點(diǎn)電壓被接到ADC輸入位1

VREFHI和VREFLO選擇位HI/LO。見表9.4(P249)0：用VREFHI作為ADC輸入1：用VREFLO作為ADC輸入位0

V自測(cè)試使能位STESTENA。0：禁止自測(cè)試模式； 1：使能自測(cè)試模式；ADC控制寄存器2(ADCTRL2)——70A1h位15EVBSOCSEQ。EVB的SOC信號(hào)為級(jí)連排序器使能位。0：不起作用1：允許級(jí)連的排序器SEQ被事件管理器B的信號(hào)啟動(dòng)位14

RSTSEQ1/STRTCAL。復(fù)位排序器1/啟動(dòng)校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式位。在校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式被禁止的情況下：0：不起作用；1：立即復(fù)位排序器使排序器指針指到CONV00在校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式被使能的情況下：0：不起作用；1：?jiǎn)?dòng)校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式位13

SOCSEQ1。啟動(dòng)SEQ1轉(zhuǎn)換位。0：清除一個(gè)懸掛的SOC請(qǐng)求1：軟件觸發(fā)啟動(dòng)SOC請(qǐng)求位12

SEQ1BSY.SEQ1忙狀態(tài)位。0：SEQ1處于空閑狀態(tài)1：SEQ1處于忙狀態(tài)，一個(gè)轉(zhuǎn)換序列正在進(jìn)行位11-10對(duì)SEQ1的中斷方式使能控制位。位9

INTFLAGSEQ1位。ADC模塊SEQ1的中斷標(biāo)志位。0：無中斷事件發(fā)生； 1：發(fā)生過中斷事件。位8

EVASOCSEQ1位。事件管理器A對(duì)SEQ1產(chǎn)生SOC信號(hào)的屏蔽位。0：SEQ1不能被EVA的觸發(fā)源啟動(dòng)；1：允許SEQ1/SEQ被EVA的觸發(fā)源啟動(dòng)。位7

EXTSOCSEQ1位。外部信號(hào)對(duì)SEQ1的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換位。0：不起作用；1：允許一個(gè)來自ADCSOC引腳上信號(hào)啟動(dòng)ADC自動(dòng)轉(zhuǎn)換序列。位6RSTSEQ2。復(fù)位排序器2。0：不起作用； 1：立即復(fù)位排序器使排序器指針指到CONV08。位5

SOCSEQ2。啟動(dòng)SEQ2轉(zhuǎn)換位(僅適用于雙排序器模式)。0：清除一個(gè)懸掛的SOC請(qǐng)求； 1：軟件觸發(fā)啟動(dòng)SEQ2。位4

SEQ2BSY。SEQ2忙狀態(tài)位。0：SEQ2處于空閑狀態(tài)； 1：SEQ2處于忙狀態(tài)，一個(gè)轉(zhuǎn)換序列正在進(jìn)行。位3-2

對(duì)SEQ2的中斷方式使能控制位。位1

INTFLAGSEQ2位。ADC模塊SEQ2的中斷標(biāo)志位。0：無中斷事件發(fā)生； 1：發(fā)生過中斷事件。位0

EVBSOCSEQ2位。事件管理器B對(duì)SEQ2產(chǎn)生SOC信號(hào)的屏蔽位。0：SEQ2不能被EVB的觸發(fā)源啟動(dòng)； 1：允許SEQ2被EVB的觸發(fā)源啟動(dòng)。最大轉(zhuǎn)換通道寄存器(MAXCONV)——70A2h位15-7

保留位6-0

MAXCONVn位域。決定一次自動(dòng)轉(zhuǎn)換最多轉(zhuǎn)換的通道個(gè)數(shù)。該位域及其操作隨排序器工作模式的變化而變化。自動(dòng)排序狀態(tài)寄存器(AUTO_SEQ_SR)——70A7h位15-12

保留位11-8

SEQCNTR3～SEQCNTR0。排序計(jì)數(shù)器。位7保留位6-4

SEQ2-State2～SEQ2-State0。反映SEQ2排序器指針的狀態(tài)。用戶可根據(jù)這幾位的值，在結(jié)束轉(zhuǎn)換信號(hào)EOS到來之前讀取中間結(jié)果。位3-0

SEQ1-State3～SEQ1-State0。反映SEQ1排序器指針的狀態(tài)。用戶可根據(jù)這幾位的值，在結(jié)束轉(zhuǎn)換信號(hào)EOS到來之前讀取中間結(jié)果。ADC輸入通道選擇排序控制寄存器(CHSELSEQn)——70A3h～70A6hADC轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖寄存器(RESULTn)——70A8h～70B7h9.2ADC轉(zhuǎn)換模塊概述1自動(dòng)排序器的操作原理2個(gè)8狀態(tài)排序器SEQ1和SEQ2，也可級(jí)聯(lián)成一個(gè)16狀態(tài)排序器SEQ。狀態(tài)：排序器可以執(zhí)行的自動(dòng)轉(zhuǎn)換數(shù)目。ADC模塊能對(duì)一個(gè)序列轉(zhuǎn)換自動(dòng)排序。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，結(jié)果依次保存在RESULT0、RESULT1……中。用戶也可對(duì)同一通道進(jìn)行多次采樣，即“過采樣”，得到的采樣結(jié)果比傳統(tǒng)的單采樣結(jié)果分辨率高。規(guī)定排序器的狀態(tài)如下：排序器SEQ1：CONV00-CONV07排序器SEQ2：CONV08-CONV15排序器SEQ：CONV00-CONV15

CONVnn位為4位長(zhǎng),可指定16個(gè)通道中的任何一個(gè)。自動(dòng)排序器有兩種工作模式：連續(xù)自動(dòng)排序模式以及啟動(dòng)/停止模式。前一種模式收到一個(gè)SOC信號(hào)，會(huì)將整個(gè)序列轉(zhuǎn)換完，轉(zhuǎn)換過程不間斷。轉(zhuǎn)換完成之后輸入通道恢復(fù)到初始狀態(tài)；后一種模式可以有多個(gè)SOC信號(hào)，這些SOC信號(hào)是按時(shí)間順序排列，一個(gè)SOC信號(hào)所定義的輸入通道轉(zhuǎn)換完成后不回到初始狀態(tài)，而是等待另一個(gè)SOC信號(hào)繼續(xù)轉(zhuǎn)換。2連續(xù)自動(dòng)排序的模式此模式，SEQ1/SEQ2在一次排序過程中，可對(duì)任意通道的8個(gè)轉(zhuǎn)換進(jìn)行自動(dòng)排序。轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存到8個(gè)結(jié)果寄存器(SEQ1為RESULT0－RESULT7，SEQ2為RESULT8－RESULT15)。在一個(gè)排序中的轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)受寄存器MAXCONV中的一個(gè)3位域或4位域控制。它的值在自動(dòng)排序轉(zhuǎn)換開始時(shí)被自動(dòng)裝載到自動(dòng)排序寄存器(AUTO_SEQ_SR)的排序計(jì)數(shù)器狀態(tài)域(SEQCNTR3～0)。MAXCONV中的3位域有一個(gè)在0～7范圍的值，當(dāng)排序器從狀態(tài)CONV00開始依次進(jìn)行。SEQCNTRn位從裝載值開始向下計(jì)數(shù)直到SEQCNTRn為0。一次自動(dòng)排序中完成的轉(zhuǎn)換數(shù)為MAXCONVn+1。圖9.3連續(xù)自動(dòng)排序模式A/D轉(zhuǎn)換流程圖初始化ADC寄存器觸發(fā)源產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)SOCMAXCONV的值裝入AUTO_SEQ_SR寄存器，排序器通道指針指向CONV00轉(zhuǎn)換開始，每轉(zhuǎn)換完一次SEQCNTR減1當(dāng)前轉(zhuǎn)換完成，結(jié)果存放在相應(yīng)的RESULTn寄存器中SEQCNTR=0？設(shè)置ADC中斷標(biāo)志位INTFLAGSEQn=1ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束YNCONTRUN=1？

當(dāng)SEQCNTRn達(dá)到0時(shí)，將根據(jù)ADCTRL1寄存器的連續(xù)運(yùn)行位（CONTRUN)狀態(tài)，發(fā)生以下事情：

(1)如果CONTRUN位＝1，轉(zhuǎn)換排序自動(dòng)再次啟動(dòng)（即SEQCNTRn重載MAXCONV1中的初始值，且SEQ1狀態(tài)被置于CONV00）。

在這種情況下，必須確保在下一次轉(zhuǎn)換排序之前讀取結(jié)果寄存器。在ADC模塊向結(jié)果寄存器寫入數(shù)據(jù)而用戶卻想從結(jié)果寄存器讀取數(shù)據(jù)時(shí)，ADC的仲裁邏輯確保結(jié)果寄存器不會(huì)崩潰。

(2)如果CONTRUN位＝0，則排序會(huì)停留在過去的狀態(tài)（例如CONV06），并且SEQCNTRn繼續(xù)保持0值。

因?yàn)槊看蜸EQCNTRn達(dá)到0時(shí)，中斷標(biāo)志會(huì)被置1。如果需要，用戶可使用ADCTRL2寄存器的RSTSEQn位，在中斷服務(wù)程序中復(fù)位排序器，以便下一次轉(zhuǎn)換啟動(dòng)時(shí)，SEQCNTRn可以重載MAXCONV1的初始值，且SEQ1狀態(tài)被設(shè)置為CONV00。這一特性在排序器的啟動(dòng)/停止操作中很有用。例使用SEQ1的雙排序模式中的A/D轉(zhuǎn)換。假設(shè)SEQ1要完成7個(gè)通道的轉(zhuǎn)換(通道2、3、2、3、6、7和12經(jīng)過自動(dòng)排序后轉(zhuǎn)換)，則MAXCONV1的值應(yīng)該設(shè)置為6，且CHSELSEQn寄存器的設(shè)置如下：位15-12位11-8位7-4位3-070A3h0011001000110010CHSELSEQ170A4hx110001110110CHSELSEQ270A5hxxxxCHSELSEQ370A6hxxxxCHSELSEQ43排序器的啟動(dòng)/停止模式任何一個(gè)排序器都可工作在啟動(dòng)/停止模式。這種模式和上例基本相同，但是排序器完成一個(gè)轉(zhuǎn)換序列之后，可以在沒有復(fù)位到初始狀態(tài)CONV00情況下，被重觸發(fā)。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)。ADCTRL1寄存器的連續(xù)運(yùn)行位必須設(shè)置為0(禁止)。例排序器的啟動(dòng)/停止操作使用觸發(fā)器1(下溢)啟動(dòng)3個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換(I1,I2,I3)，觸發(fā)器2(周期匹配)啟動(dòng)3個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換(V1,V2,V3)。觸發(fā)器1和觸發(fā)器2時(shí)間間隔為25微秒，且由事件管理器A提供，如下圖所示。在這種情況下，MAXCONV1的值被設(shè)置為2，并且ADC模塊的輸入通道選擇排序控制寄存器(CHSELSEQn)應(yīng)如表9-4所示設(shè)置。表9-4位15-12位11-8位7-4位3-070A3hV1I3I2I1CHSELSEQ170A4hxxV3V2CHSELSEQ270A5hxxxxCHSELSEQ370A6hxxxxCHSELSEQ4復(fù)位和初始化之后，SEQ1等待一個(gè)觸發(fā)源信號(hào)。第一個(gè)觸發(fā)源到來之后，執(zhí)行通道選擇值為CONV00(I1)、CONV01(I2)和CONV02(I3)的3個(gè)轉(zhuǎn)換，然后，SEQ1在當(dāng)前狀態(tài)等待另一個(gè)觸發(fā)源信號(hào)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)源到來后25微秒，ADC模塊開始另外3個(gè)轉(zhuǎn)換，通道選擇值為CONV03(V1)、CONV04(V2)和CONV05(V3)。在兩種觸發(fā)源的情況下，MAXCONV1的值被自動(dòng)裝入到SEQCNTR1中。如果第二個(gè)觸發(fā)源信號(hào)到來時(shí)，要求轉(zhuǎn)換的數(shù)目和第一個(gè)觸發(fā)源時(shí)不一樣，則用戶必須(在第二個(gè)觸發(fā)源到來之前)通過軟件改變MAXCONV1的值，否則重新使用當(dāng)前的MAXCONV1的值(初始載入的)，改變MAXCONV1的值可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候由中斷服務(wù)程序(ISR)來完成。在第2個(gè)轉(zhuǎn)換完成后，ADC的結(jié)果寄存器的值如表9-5所示。表9-5ADC的結(jié)果寄存器的值緩沖寄存器ADC的結(jié)果RESULT0I1RESULT1I2RESULT2I3RESULT3V1RESULT4V2RESULT5V3RESULT6-RESULT15