第15章-模拟数字转换器ADC..优秀PPT.ppt
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1、第15章 模拟/数字转换器(ADC)12位 ADC 是一种逐次靠近型模拟数字转换器。它有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/低阀值值。一、一、ADCADC的构成的构成1 1、主要特征、主要特征1212位辨别率位辨别率转换结束,注入转换结束和发生模拟看门狗事务转换结束,注入转换结束和发生模拟看门狗事务时产生中断时产生中断单次和连续转换模式单次和连续转换模式从通道从通道0 0到通道到通道n n的自动扫描模式的自
2、动扫描模式自校准自校准带内嵌数据一样的数据对齐带内嵌数据一样的数据对齐通道之间采样间隔可编程通道之间采样间隔可编程l l规则转换和注入转换均有外部触发选项规则转换和注入转换均有外部触发选项l l间断模式间断模式l l双重模式双重模式(带带2 2个个ADCADC的器件的器件)l lADCADC转换速率转换速率1MHz ADC1MHz ADC供电要求:供电要求:2.4V 2.4V 到到 3.6V 3.6Vl lADCADC输入范围:输入范围:VREF-VIN VREF+VREF-VIN VREF+l l规则通道转换期间有规则通道转换期间有DMADMA恳求产生。恳求产生。2 2、内部框图、内部框图名
3、称名称信号类型信号类型注解注解VREF+VREF+输入,模拟参考正输入,模拟参考正极极ADCADC使用的高端使用的高端/正极参考电压,正极参考电压,VSSA VSSA VREF+VDDA VREF+VDDA VDDA VDDA 输入,模拟电源输入,模拟电源等效于等效于VDDVDD的模拟电源且:的模拟电源且:2.4V 2.4V VDDA VDD(3.6V)VDDA VDD(3.6V)VREF-VREF-输入,模拟参考负输入,模拟参考负极极ADCADC使用的低端使用的低端/负极参考电压,负极参考电压,VREF-=VREF-=VSSA VSSA VSSA VSSA 输入,模拟电源地输入,模拟电源地等
4、效于等效于VSSVSS的模拟电源地的模拟电源地ADC_IN15:0 ADC_IN15:0 模拟输入信号模拟输入信号16 16 个模拟输入通道个模拟输入通道EXTSEL2:0 EXTSEL2:0 输入,数字输入,数字开始规则成组转换的六个外部触发信号开始规则成组转换的六个外部触发信号JEXTSEL2:0 JEXTSEL2:0 输入,数字输入,数字开始注入成组转换的六个外部触发信号开始注入成组转换的六个外部触发信号3 3、引脚描述、引脚描述二、二、ADCADC的功能描述的功能描述1 1、ADC ADC 开关限制开关限制通过设置通过设置 ADC_CR1 ADC_CR1 寄存器的寄存器的 ADON A
5、DON 位可给位可给 ADC ADC 上电。当第一次设置上电。当第一次设置 ADON ADON 位时,它将位时,它将 ADC ADC 从从断电状态下唤醒;断电状态下唤醒;ADC ADC 上电延迟一段时间后上电延迟一段时间后(tSTAB)(tSTAB),再次设置,再次设置ADON ADON 位时起先进行转换;位时起先进行转换;通过清除通过清除ADONADON位可以停止转换,并将位可以停止转换,并将 ADC ADC 置于断置于断电模式。电模式。2 2、ADC ADC 时钟时钟由时钟限制器供应的由时钟限制器供应的 ADCCLK ADCCLK 时钟和时钟和 PCLK2(APB2 PCLK2(APB2时
6、钟时钟)同步,同步,CLK CLK 限制器为限制器为 ADC ADC 时钟供应一个专时钟供应一个专用的可编程预分频器。用的可编程预分频器。3 3、通道选择、通道选择有有1616个多路通道。可以把转换分成两组:规则组和个多路通道。可以把转换分成两组:规则组和注入组。可以在随意多个通道上以随意依次进行注入组。可以在随意多个通道上以随意依次进行的一系列转换构成成组转换。例如,可以如下依的一系列转换构成成组转换。例如,可以如下依次完成转换:通道次完成转换:通道3 3、通道、通道8 8、通道、通道2 2、通道、通道2 2、通、通道道0 0、通道、通道2 2、通道、通道2 2、通道、通道1515。规则组由
7、多达规则组由多达1616个转换组成。规则通道和它们的转个转换组成。规则通道和它们的转换依次在换依次在ADC_SQRxADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换寄存器中选择。规则组中转换的总数写入的总数写入ADC_SQR1 ADC_SQR1 寄存器的寄存器的L3:0L3:0位中。位中。l l注入组由多达注入组由多达4 4个转换组成。注入通道和它们的转个转换组成。注入通道和它们的转换依次在换依次在 ADC_JSQR ADC_JSQR 寄存器中选择。注入组里的转寄存器中选择。注入组里的转换总数目写入换总数目写入 ADC_JSQR ADC_JSQR 寄存器的寄存器的L1:0L1:0位中。位中。l l温
8、度传感器和通道温度传感器和通道 ADC_IN16 ADC_IN16 相连接,内部参考电相连接,内部参考电压压 VREFINT VREFINT 和和 ADC_IN17 ADC_IN17 相连接。可以按注入或相连接。可以按注入或规则通道对这两个内部通道进行转换。规则通道对这两个内部通道进行转换。4 4、单次转换模式、单次转换模式单次转换模式里,单次转换模式里,ADCADC只执行一次转换。一旦选择只执行一次转换。一旦选择通道的转换完成:通道的转换完成:假如一个规则通道被转换:转换数据被储存在假如一个规则通道被转换:转换数据被储存在1616位位ADC_DRADC_DR寄存器中,寄存器中,EOC(EOC
9、(转换结束转换结束)标记被设置,假标记被设置,假如设置了如设置了EOCIEEOCIE,则产生中断。,则产生中断。假如一个注入通道被转换:转换数据被储存在假如一个注入通道被转换:转换数据被储存在1616位位的的ADC_DRJ1ADC_DRJ1寄存器中,寄存器中,JEOC(JEOC(注入转换结束注入转换结束)标记标记被设置,假如设置了被设置,假如设置了JEOCIE JEOCIE 位,则产生中断。位,则产生中断。然后然后ADCADC停止。停止。5 5、连续转换模式、连续转换模式在连续转换模式中,当前面在连续转换模式中,当前面ADCADC转换一结束立刻就转换一结束立刻就启动另一次转换。每个转换后:启动
10、另一次转换。每个转换后:假如一个规则通道被转换:转换数据被储存在假如一个规则通道被转换:转换数据被储存在1616位的位的ADC_DR ADC_DR 寄存器中,寄存器中,EOC(EOC(转换结束转换结束)标记被设置,假标记被设置,假如设置了如设置了EOCIEEOCIE,则产生中断。,则产生中断。假如一个注入通道被转换:转换数据被储存在假如一个注入通道被转换:转换数据被储存在1616位的位的ADC_DRJ1ADC_DRJ1寄存器中,寄存器中,JEOC(JEOC(注入转换结束注入转换结束)标记被设标记被设置,假如设置了置,假如设置了JEOCIE JEOCIE 位,则产生中断。位,则产生中断。6 6、
11、时序图、时序图ADCADC在起先精确转换前须要一个稳定时间在起先精确转换前须要一个稳定时间tSTAB tSTAB。在起先在起先ADCADC转换和转换和1414个时钟周期后,个时钟周期后,EOCEOC标记被设置,标记被设置,1616位位ADCADC数据寄存器包含转换的结果。数据寄存器包含转换的结果。8 8、扫描模式、扫描模式此模式用来扫描一组模拟通道。此模式用来扫描一组模拟通道。在每个组的每个通道上执行单次转换,在每个转换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。假如结束时,同一组的下一个通道被自动转换。假如设置了设置了CONTCONT位,转换不会在选择组
12、的最终一个通位,转换不会在选择组的最终一个通道上停止,而是再次从选择组的第一个通道接着道上停止,而是再次从选择组的第一个通道接着转换。转换。假如设置了假如设置了DMADMA位,在每次位,在每次EOCEOC后,后,DMADMA限制器把规限制器把规则组通道的转换数据传输到则组通道的转换数据传输到SRAMSRAM中。而注入通道中。而注入通道转换的数据总是存储在转换的数据总是存储在ADC_JDRxADC_JDRx寄存器中。寄存器中。三、校准三、校准 ADCADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部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更而造成的准精度误差。电容器组的变更而造成的准
13、精度误差。通过设置通过设置ADC_CR2ADC_CR2寄存器的寄存器的CALCAL位启动校准。一旦校位启动校准。一旦校准结束,准结束,CALCAL位被硬件复位,可以起先正常转换。位被硬件复位,可以起先正常转换。留意:留意:1 1、建议在每次上电后执行校准。、建议在每次上电后执行校准。2 2、启动校准前,、启动校准前,ADCADC必需处于关电状态必需处于关电状态(ADON=0)(ADON=0)超过至少两个超过至少两个ADCADC时钟周期。时钟周期。校准时间框图 四、数据对齐四、数据对齐 数据可以左对齐或右对齐。数据可以左对齐或右对齐。数据右对齐(注入组)数据右对齐(注入组)数据右对齐(数据右对齐
14、(规则规则组)组)数据左对齐(注入组)数据左对齐(注入组)数据左对齐(数据左对齐(规则规则组)组)五、可编程的通道采样时间五、可编程的通道采样时间ADCADC运用若干个运用若干个ADC_CLKADC_CLK周期对输入电压采样,采样周期对输入电压采样,采样周期数目可以通过周期数目可以通过ADC_SMPR1ADC_SMPR1和和ADC_SMPR2ADC_SMPR2寄存器中寄存器中的的SMP2:0SMP2:0位而更改。每个通道可以以不同的时间位而更改。每个通道可以以不同的时间采样。采样。总转换时间如下计算:总转换时间如下计算:TCONV=TCONV=采样时间采样时间+12.5+12.5个周期个周期例
15、如:当例如:当ADCCLK=14MHzADCCLK=14MHz,则,则1.51.5周期的采样时间周期的采样时间TCONV=1.5+12.5=14TCONV=1.5+12.5=14周期周期=1=1 s s 七、七、DMADMA恳求恳求因为规则通道转换的值储存在一个唯一的数据寄存因为规则通道转换的值储存在一个唯一的数据寄存器中,所以当转换多个规则通道时须要运用器中,所以当转换多个规则通道时须要运用DMADMA,这可以避开丢失已经存储在,这可以避开丢失已经存储在ADC_DRADC_DR寄存器中的寄存器中的数据。数据。只有在规则通道的转换结束时才产生只有在规则通道的转换结束时才产生DMADMA恳求,并
16、恳求,并将转换的数据从将转换的数据从ADC_DRADC_DR寄存器传输到用户指定的寄存器传输到用户指定的目的地址。目的地址。注入通道不能运用注入通道不能运用DMADMA。DMA恳求映像 DMADMASW TRIGGERDMA DMA 请求请求ORORADC1TIM2_CC3TIM4_CC1SW TRIGGERORORUSART3_TXSW TRIGGERORORSW TRIGGERORORSW TRIGGERORORSW TRIGGERORORSW TRIGGEROROR高优先级请求高优先级请求低优先级请求低优先级请求通道通道1 1TIM1_CC1TIM2_UPTIM3_CC3SPI1_RXU
17、SART3_RXTIM1_CC2SPI1_TXTIM3_CC4TIM3_UPSPI2_RXI2C2_TXTIM1_CC4USART1_TXTIM1_CCUTIM1_TRIGTIM4_CC2USART1_RXTIM1_UPSPI2_TXI2C2_RXTIM2_CC1TIM4_CC3USART2_RXTIM1_CC3TIM3_CC1I2C1_TXTIM3_TRIGUSART2_TXTIM2_CC2TIM2_CC4TIM4_UPI2C1_RX通道通道2 2通道通道3 3通道通道4 4通道通道5 5通道通道6 6通道通道7 7八、温度传感器八、温度传感器温度传感器可以用来测量器件四周的温度温度传感器可
18、以用来测量器件四周的温度(TA)(TA)。温度传感器在内部和温度传感器在内部和 ADC_IN16 ADC_IN16 输入通道相连接,输入通道相连接,此通道把传感器输出的电压转换成数字值。温度此通道把传感器输出的电压转换成数字值。温度传感器模拟输入的采样时间必需大于传感器模拟输入的采样时间必需大于2.2 2.2 s s。当温度传感器没有被运用时,可以置于关电模式。当温度传感器没有被运用时,可以置于关电模式。主要特征主要特征支持的温支持的温范围:范围:-40-40 到到125 125 精确精确:+/-1.5C+/-1.5C2.温温传感器和传感器和VREFINTVREFINT通道框图通道框图 ADC
19、_IN16(ADC_IN16(温度传感器温度传感器)和和ADC_IN17(VREFINT)ADC_IN17(VREFINT)的转换。的转换。3.读取温度的方法读取温度的方法l l选择选择ADCx_IN16ADCx_IN16输入通道输入通道l l选择采样时间大于选择采样时间大于2.2 2.2 ssl l设置设置TSVREFETSVREFE位,以唤醒关电模式下的温度传感器位,以唤醒关电模式下的温度传感器l l通过设置通过设置ADONADON位启动位启动ADCADC转换转换l l读读ADCADC数据寄存器上的数据寄存器上的V VSENSESENSE 数据数据l l利用下列公式得出温度利用下列公式得出
20、温度 温度温度(C)=(V(C)=(V2525-V-VSENSESENSE)/)/Avg_SlopeAvg_Slope+25+25 V V2525=V=VSENSESENSE在在 25C 25C 时的数值(典型值时的数值(典型值=1.42V=1.42V,对应于对应对应于对应0 x6E20 x6E2(1762D1762D )Avg_SlopeAvg_Slope 温温与与V VSENSESENSE 曲线的平均斜曲线的平均斜 (典型值(典型值=4.35mv/C=4.35mv/C,对应于,对应于0 x05/C 0 x05/C)九、中断九、中断规则和注入组转换结束时能产生中断,当模拟看规则和注入组转换结
21、束时能产生中断,当模拟看门狗状态位被设置时也能产生中断,它们都有独门狗状态位被设置时也能产生中断,它们都有独立的中断使能位。立的中断使能位。中断事件中断事件事件标志事件标志使能控制位使能控制位规则组转换结束规则组转换结束EOC EOC EOCIE EOCIE 注入组转换结束注入组转换结束JEOC JEOC JEOCIE JEOCIE 设置模拟看门狗状态位设置模拟看门狗状态位AWD AWD AWDIE AWDIE 十、ADC固件库函数 ADC_Init 的运用方法函数原形函数原形void ADC_Init(ADC_TypeDef*ADCx,void ADC_Init(ADC_TypeDef*AD
22、Cx,ADC_InitTypeDef*ADC_InitStruct)ADC_InitTypeDef*ADC_InitStruct)功能描述功能描述根据根据 ADC_InitStruct ADC_InitStruct 结构的内容初始化结构的内容初始化 ADCx ADCx 接口接口.输入参数输入参数1 1ADCx:ADCx:其中其中 x x 可以是可以是 1 1 或或 2.2.输入参数输入参数2 2ADC_InitStruct:ADC_InitStruct:指向指向 ADC_InitTypeDef ADC_InitTypeDef 结结构构.ADC_InitTypeDef 结构:该结构定义在 stm
23、32f10 x_adc.h 文件中。typedef struct u32 ADC_Mode;FunctionalState ADC_ScanConvMode;FunctionalState ADC_ContinuousConvMode;u32 ADC_ExternalTrigConv;u32 ADC_DataAlign;u8 ADC_NbrOfChannel;ADC_InitTypeDef ADC_Mode 参数配置 ADC 工作在单/双模式.ADC_ModeADC_Mode描述描述ADC_Mode_Independent ADC_Mode_Independent ADC1 ADC1 和和 A
24、DC2 ADC2 工作在独立模式工作在独立模式ADC_Mode_RegInjecSimult ADC_Mode_RegInjecSimult ADC1 ADC1 和和 ADC2 ADC2 工作在同时规则注入工作在同时规则注入模式模式ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig ADC1 ADC1 和和 ADC2 ADC2 工作在同时规则和交工作在同时规则和交替触发模式替触发模式ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl ADC1 ADC1 和
25、和 ADC2 ADC2 工作在同时注入和快工作在同时注入和快速交替模式速交替模式ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl ADC1 ADC1 和和 ADC2 ADC2 工作在同时注入和慢工作在同时注入和慢速交替模式速交替模式ADC_Mode_InjecSimult ADC_Mode_InjecSimult ADC1 ADC1 和和 ADC2 ADC2 工作在同时注入模式工作在同时注入模式ADC_Mode_RegSimult ADC_Mode_RegSimult ADC1 ADC1 和和 ADC2 ADC2 工
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