ti公司dsp_c2000_f280xx系列adc模块翻译

TMS320x2802x, 2803x Piccolo Analog-to-Digital Converter (ADC) and Comparator。 TMS320x2802x,2803x 小型数模转换和比较器用户参考书 序言 2 1 模数转换 2 1.1 特性 .2 1.2 结构图 .3 1.3 SOC 操作原理 .4 1.3.1 模数转换的需求（采样/停止）窗口 .5 1.3.2 触发操作 6 1.3.3 通道选择 .6 1.4 数模转换到的优先级 .7 1.5 .同步采样模式 .9 1.6 EOC 和中断操作 .10 1.7 序列的使能 .11 1.8 模数标准 .11 1.8.1 工厂设置和校准函数 12 1.8.2 零漂校准 12 1.8.3 模数转换全量程增益矫正 13 1.8.4 模数转换的栅流矫正 13 1.9 内外部电压参考 13 1.9.1 内部参考电压 .13 1.9.2 外部参考电压 13 序言 符号惯例 本文档涉及到以下惯例： 十六进制的数字用 h 后缀或者 0x 前缀标注，例如：在十六进制下的 40（十进 制为 64）表示为：40h 或者 0x40. 在此文档中寄存器用图解和表格的形式展现 -每个寄存器图展示位被细分成小块的矩形，此做法用于表现寄存器的每一小 块的寄存器内容。每一个小块用它的位名称做标识，在其上面是开始位、结束 位的数字，在其下面是其读写特征。一个图例解释了用于此属性的标记法。 寄存器中的保留位意味着此位将用于未来设备。 （黄色为注意内容，绿色为不懂内容） 在此文档中所描述的模数装换模块是类型 3 并且存在于设备的小型家族中。在 此文档中的比较器是功能是类型 0 的比较器。在 TMS320C28xx,28xxxDSP 外围 电路参考书中给出了包含相同类型模块的设备列表。为了限定不同类型之间的 差异，此表还列出了同一类型的设备的不同之处。 1 模数转换 此文档中描述的模数装换是 12 位再循环的模数装换；部分 SAR(臣妾也不知道 是什么的缩写-_-)，管道部分。在此装换器中的模拟电路视为此文档的“核心” 。 关于前后模拟复用器，采样/截止电路，转换核心，稳压器，其他模拟支撑电路。 数字电路在此文档中作为“封装” ，包括可编程的装换器，结果寄存器，模拟电 路的接口，外围设备总线的接口，其他片上模块的接口。 1.1 特性 模数转换的核心是两个采样截止电路的 12 位装换器。采样、截止电路课同步的 或顺序的采样。一共加起来有 16 个模拟输入通道提供装换任务。看设备数据表 对于特殊编号对的通道是可行的。这个转换的可以被配置为内部能带隙参考用 于产生一个基于装换的真实电压。或者一部分外部参考电压为了产生放大或缩 小的比例转换结果。 相比于之前的模数转换，此转换类型不是基于定序器的。它易于实现通过一个 简单的触发产生一系列的结果。此操作的基本原理的核心是每一个转换器的配 置。叫做 SOC。或者开始装换设置。 模数转换模块的功能： 12 位模数装换中心带有双采样/截止 3 同步或顺序采样模式 输入的全范围：0-3.3V 或者外部比例参考电压 全系统时钟运行，没有必须的预比例因子 16 个通道，多种输入方式 16 开始转换装置，可配置的触发方式、采样窗口、通道 16 个结果寄存器（独立可寻址）用于储存转换结果 多种触发源 软件立即触发 e-PWM 1-8 GPIO XINT2 CPU Timers 0/1/2 ADCINT1/2 9 个灵活的 PIE 中断，可配置任何转换的中断请求 1.2 结构图 1.3 SOC 操作原理 相比于之前的模数转换，此转换类型不是基于定序器的。反而是基于 SOC 的。SOC 的任务是配置单通道的单独的转换结果。在此有 3 个配置：触发源开 始转换，通道转换，采样窗的宽度请求。每个 SOC 独立配置的，能进行任意的 组合对于触发信号、通道、采样宽度。多个 SOC 的配置可以是相同的。这一设 计提供了非常灵活的方式关于：不同触发下的不同通道的独立采样转换器配置， 相同触发下的相同通道的过采样，相同触发下的不同通道的一系列转换采样结 果。 对应于 SOCx 的触发源的设置是一个组合：ADCSOCxCTL 寄存器中的 TRIGSEL 位和 ADCINTSOCSEL1 或 ADCINTSOCSEL2 的相应位。软件能强 力置位 SOC 通过 ADCSOCFRC1 寄存器。SOCx 的通道和采样宽度可以通过 ADCSOCxCTL 寄存器的 CHSEL 位或 ACQPS 位。 举个例子：为了配置在 ADCINA1 通道的单一转化出现在 ePWM3 计时器到达 了它的每个周期的匹配值，你必须首先建立 ePWM3 在周期匹配值时输出了一 个 SOCA or SOCB 的信号。可以参阅 TMS320x2802x Piccolo Enhanced Pulse Width Modulator Module Users Guide （epwm ） 。了解如何配置。在此情况 下，我们将要用 SOCA。然后建立一个 SOC 用它的 ADCSOCxCTL 寄存器。我 5 们选择哪个 SOC 没有什么不同，因此使用 SOC0.对于模数装换最快的可用的采 样窗口是 7 周期。选择最快的时间的采样窗口，ADCINA1 通道用于转换， ePWM3 对于 SOC0 触发。置位 ACQPS 为 6，通道为 1，TRIGSEL 为 9（触发 源） 。结果值在寄存器中写为 ADCSOC0CTL = 4846h; / (ACQPS=6, CHSEL=1, TRIGSEL=9) 如此配置，ePWM3 SOCA 事件开始触发了 ADCINA1 转换，并将结果存入 ADCRESULT0 寄存器。 如果需要过采样 3X，可以讲 SOC1，SOC2 ，SOC3 设置相同的配置 ADCSOC1CTL = 4846h; / (ACQPS=6, CHSEL=1, TRIGSEL=9) ADCSOC2CTL = 4846h; / (ACQPS=6, CHSEL=1, TRIGSEL=9) ADCSOC3CTL = 4846h; / (ACQPS=6, CHSEL=1, TRIGSEL=9) 如此配置，ePWM3 SOCA 事件开始触发了 4 次 ADCINA1 转换，并将结果存入 ADCRESULT0ADCRESULT3 寄存器。 另一个应用场合要求 3 个不同的信号被采样来自于相同触发的信号。这时可以 改变 SOC0SOC2 的通道，而且 TRIGSEL 位不改变。 ADCSOC0CTL = 4846h; / (ACQPS=6, CHSEL=1, TRIGSEL=9) ADCSOC1CTL = 4886h; / (ACQPS=6, CHSEL=2, TRIGSEL=9) ADCSOC2CTL = 48C6h; / (ACQPS=6, CHSEL=3, TRIGSEL=9) 当以此方式配置，三个转换在将 ePWM3 SOCA 事件后一系列的展开。 ADCINA1 通道的转换结果将展示在 ADCRESULT0 中，ADCINA2 通道的转换 结果将展示在 ADCRESULT1 中，ADCINA3 通道的转换结果将展示在 ADCRESULT2 中，被转换的通道和触发信号与结果放在哪里没有关系。结果 寄存器与 SOC 相关。 注意：这些例子是不完整的，时钟可以通过 PCLKCR0 使能，模数转换可以正 确的驱动。可参阅TMS320F2802x Piccolo System Control and Interrupts Reference Guide模数转换的使能序列参看 1.7 节。ADCCTL2 中的 CLKDIV2EN 位必须设置为特征值用来获得当前的操作频率。更多的关于 ADCCTL2 寄存器的可参阅 1.3.1 （小结：以 SOC 为核心，配置 SOC 的通道、触发方式、采样宽度） 1.3.1 模数转换的需求（采样/停止）窗口 外部设备的驱动模拟信号的能力在快速与高效方面多有不同，一些电路要求长 时间正确的装换 数模采样能力的改变。在此声明，数模转换支持控制过采样的 窗口宽度通过每一个独立的 SOC 设置。ADCSOCxCTL 寄存器有 6 位，其中 ACQPS 决定了采样/截止窗口宽度。在此位可写的只有一位，少于期望的周期 数量对于 SOC 的采样窗口。最小可用的采样周期是 7 个（ACQPS=6 ） 。总的采 样时间是采样窗口的大小与模数转换的时间和。13 个模数转换时钟。表 1 是不 同的采样时间。 Table 1. Sample timings with different values of ACQPS ADC Clock ACQPS Sample Window 转换时间 总时间 40MHz 6 175ns 325ns 500ns 40MHz 25 625ns 325 ns 950ns 60MHz 6 116.67ns 216.67 ns 333.33ns 60MHz 25 433.67ns 216.67ns 650ns 图 3 表明：ADCIN 可被简化为 RC 回路模型。外部参考电压接地。电压悬挂 0- 3.3v 降低在典型的恒定的 RC 时间 2ns。 1.3.2 触发操作 每一个 SOC 能设置多种输入触发。理想的是多个 SOC 能为同一个通道设置， 以下列出可用的输入触发： 软件 CPU 定时器 0/1/2 中断 XINT2 SOC ePWM1-8 SOCA and SOCB 参考 ADCSOCxCTL 寄存器的位定义设置这些触发的细节 此外，ADCINT1 and ADCINT2 能反馈触发另一个装换。此设置被 ADCINTSOCSEL1/2 寄存器控制。此模式可用于连续的转换流的情况下。1.6 节 是模数转换中断信号。 7 1.3.3 通道选择 每个 SOC 可以配置任何可用的 ADCIN 输入通道。当 SOC 配置为顺序采样模式， ADCSOCxCTL 寄存器中的 4 位通道确定哪个通道被转换。最有效的通道块中 的相应位被拉低。低三位决定了通道的哪个部分被转换。 ADCINA0 与外部参考的高电压，因此不可用于输入源当开启外部参考电压。 1.3.4 一次通过的简单转换支持 此模块将允许你执行一个唯一的转换在下一个触发的 SOC 在环路计划，此“一 次通过”的模式只对当前在环路中的通道有效。因为在环路次序的中触发的 SOC 将得到优先权（基于 ADCSOCPRIORITYCTL 寄存器中的 SOCPRIORITY）所以此时通道不能配置 以下解释在“一次通过”模式下的顺序和同步模式的效果 顺序模式：只有下一可执行的 SOC 在 RR 模式（一个上升从电路的环路指针） 将可以产生 SOC,其他 SOC 触发跟踪将被忽略。 同步模式：如果电路环路指针有 SOC 被同步使能，可执行的 SOC 将从当前的 环路指针增长 2。这是因为同步模式将产生 SOCx 和 SOCx+1 的结果。SOCx+1 将不会被用户执行。 注意：ONRSHOT=1 与 SOCPRIORITY = 11111 将不是有效的组合方式对于以 上的启用原因。这对于用户来说在任何时候都不是期望的操作模式。以上模式 的限制是下一个 SOCs 必须最后触发,或者模数转换在其他排序之外的触发信号 将不会产生新的 SOC。任何无方向的通道将会被置于优先模式，此模式不受 “一次通过”的影响。 1.4 数模转换到的优先级 当众多的 SOC 标志在同一时间置位，两个优先级的其中之一决定了转换顺序。 缺省的优先级方法是环路。在此情形下，没有任何的 SOC 比其他的有内在的优 先级。优先级取决于环路指针。RRPOINTER （环路指针）影响着 ADCSOCPRIORITYCTL 寄存器中指向的下一个 SOC 转换。将给予最高优先级 SOC 的下一个值将大于环路指针的值。在 SOC15 之后将会环绕回 SOC0。重新 置位的值是 32 ，因为 0 表明转换已经实现了。当环路指针等于 32 的时候，这 时的最高优先级给予了 SOC0。设备的重置造成了环路指针的重置。 （ADCCTL1.RESET 置一或 SOCPRICTL 寄存器重写） 举例： 9 在 ADCSOCPRIORITYCTL 寄存器中的 SOCPRIORITY 可以用于设置所有 SOC 中的一个 SOC 的优先级。当其被设定为高优先级的时候，此 SOC 将会在任何 电路转换完成后打断环路，将其自身插入到下一个优先级之中。执行完成后， 环路将从断点出恢复。若两个高优先级的 SOC 同时触发，首先考虑号码较小的。 高优先级模式首先设定 SOC0，然后顺序的增加。SOCPRIORITY 的值写的是第 一个不在高优先级范围内的 SOC。换句话说，如果 SOCPRIORITY 的值是 4， 那么 SOC0，SOC1，SOC2，SOC3 即为高优先级，其中 SOC0 最高。 例子： 1.5 .同步采样模式 在一些应用之中，保证两个信号之间的最小延迟是十分重要的。模数转换包含 的两个采样/保持电路实现了两个不同通道之间的同步采样。 ADCSAMPLEMODE 寄存器可以设置部分 SOC 的同步采样。偶数 SOC 和之后 的奇数 SOC 能通过一个使能位（在此为 SIMULEN0）联系在一起。此连接包 含： SOC 的触发将开始一部分转换。 部分转换的通道将包括通道组 A 和通道组 B 相当于被触发的 SOC 的通道值。 11 此处可用的值为 0-7. 两通道将会同时转换 通道 A 总是首先转换。 基于通道 A 的转换将会产生偶数的 EOC 脉冲。基于通道 B 的转换将会产生奇 数的 EOC 脉冲。1.6 节详细描述 EOC 信号 通道 A 的结果将会存入到偶数的 ADCRESULTx 寄存器中，通道 B 的结果将会 存入到奇数的 ADCRESULTx 寄存器中。 举例：如果 ADCSAMPLEMODE.SIMULEN0 位置 1，SOC0 将被设置为以下： CHSEL =2（ADCINA2/ADCINB2） TRIGSEL = 5 (ADCTRIG5 = ePWM1.ADCSOCA) 当 e PWM1 给出 ADCSOCA 的触发，ADCINA2 and ADCINB2 将会同步转换。 接下来，ADCINA2 的进行转换并将结果存入 ADCRESULT0 寄存器。EOC0 将 是否在 ADCINA2 开始和结束时产生脉冲。这取决于 ADCCTL1.INTPULSEPOS 的设置。ADCINB2 的进行转换并将结果存入 ADCRESULT1 寄存器。EOC1 将 是否在 ADCINB2 开始和结束时产生脉冲。这取决于 ADCCTL1.INTPULSEPOS 的设置。 预期的典型应用是仅仅使用部分的偶数 SOCx。然而，使用奇数 SOC 或者奇偶 同时用是可能的。在后者这一情况下，因此，此处的警告是会将结果存入相同 的寄存器，这将导致重写。 SOC 的优先级次序等同于顺序采样模式 1.11 节给出同步采样时间构成 1.6 EOC 和中断操作 正如此处有 16 个独立的 SOC 设置。有 16 个 EOC 脉冲。在序列采样模式下， EOC 与 SOC 直接相连，在同步采样中，偶数和其之后的奇数 EOC 连接于偶数 和其之后的奇数 SOC.（1.5 所述）EOC 将是否在开始和结束时产生脉冲。这取 决于 ADCCTL1.INTPULSEPOS 的设置。1.11 节给出了严密的 EOC 脉冲时间。 对于 PIE,模数转换包含 9 个可置位或可忽略的中断。这些中断的每一个都可以 设置接受任何可用的 EOC 信号作为其源。哪个 EOC 作为源信号取决于 INTSELxNy 寄存器的设置。此外，ADCINT1 and ADCINT2 可以设置为产生 SOC 的触发。这对于产生连续的转换时有益的。 图 6 是中断结构的方框图 1.7 序列的使能 模数转换从关闭状态置位，在任何的模数转换寄存器的 ADCENCLK 位设定之 前，PCLKCR0 寄存器必须被置位。关于 PCLKCR0 的详细描述可参见 TMS320F2802xPiccolo System Control Reference Guide当开始启动模数转换 时，使用了以下序列 1 如果需要外部参考，使能 ADCCTL1 中的 ADCREFSEL。 2 使能参考、能带隙、模拟电路通过置位 ADCCTL1 寄存器的 7- 5（ADCPWDN, ADCBGPWD, ADCREFPWD） 3 使能 ADCCTL1 寄存器中的 14 位(ADCENABLE) 4 第一次转换执行之前，第 2 步需要 1 毫秒的延时，可选的是，第 1 步和第 3 步能同步执行。 当结束供电的 ADC，在第 2 步中的三位将被同时清零。ADC 能量水平将被软 件控制，他们独立于设备的供电模式。 注意：此类型的模数装换，要求有 1ms 的延时在所有的电路上电之后。这不同 于之前的模数类型。 1.8 模数标准 任何转换都有内在的零漂和满刻度量程错误。模数转换器在工厂校准时参考的 是 25 摄氏度，这就要求用户根据应用环境的因素进行修改。除非在确定的效仿 条件下，或者除非工厂设置的改变是可得到的，用户不要求设置任何的特殊操 13 作。模数将不允许进行任何的特殊的操作。模数转换将在设备的引导过程中适 当的修改。 1.8.1 工厂设置和校准函数 在制造和测试的过程中，德州仪器校准了几个模数转换设置和内部振荡设置。 这些嵌入在 TI 的保留 otp 记录中，作为一部分命名为 Device_cal()的 C-callable 函数。在启动引导过程中脚本 ROM 将会把这些包含厂家设定的函数放入要求 的寄存器。直到此过程的出现，模数转换的和内部晶振将不会附着他们的特殊 参数。如果在启动过程中跳过了脚本过程，用户必须确保裁剪后的参数能写到 他们相应的寄存器中，确保模数转换和内部晶振到达说明书中的数据表。此过 程可以通过手动调用函数或自身应用后通过 CCS 写入。可参见C2802x C/C+ Header Files and Peripheral Examples 更多关于 Device_cal()函数的细节可参见TMS320x2802x Boot ROM Reference Guide 如果不是德州仪器的在保留的 OTP 内存中的工厂设定的参数写到了模数裁剪寄 存器中，德州仪器不担保数据表中的个别参数。 1.8.2 零漂校准 零漂是指出现在转换电压为参考最低电压是的转换结果数据的值。此基本错误 影响到所有的模数转换结果和满量程增益以及线性规格。决定了数据转换的精 度。零漂是正值，意味着当低参考时电压为正值，零漂为负值，意味着当实际 电压高于参考零电压时，输出为 0.为了修正此错误，此错误的二进制补码在 ADCOFFTRIM 寄存器。此寄存器的值将在模数转换结果的使用之前进行应用。 此操作包含在模数转换的内核中，以至于转换结果的时间不会被影响。ADC 的 动态满量程将被保持为任何修饰值。函数 Device_cal( )将偏移误差的矫正写入 到 ADCOFFTRIM 寄存器中。用户能改变 ADCOFFTRIM 寄存器包括环境引进 的偏移误差。此项工作除非牺牲一个通道的引脚（用 ADCCTRL1 里的 VREFLOCONV 位设定） 用以下程序做 ADC 的偏差矫正 1 ADCOFFTRIM to 80 (50h) 加入一个人工的偏差值为了补偿模数转换内部可能 存在的负偏差 2 ADCCTL1.VREFLOCONV to 1. 内部参考低电压连接到通道 B5。可参看 ADCCTL 3 执行 B5 多次转换，求噪声的平均值。可参看 1.3 节 4 给值 ADCOFFTRIM 减去第 3 步求得的平均值。此步将第一步引入的误差消 除，并且创造了两个误差的（恭维）消除。 5 ADCCTL1.VREFLOCONV to 0 通道 B5 继续作为外部输入引脚 1.8.3 模数转换全量程增益矫正 增益错误是随着电压的升高而逐渐增加的。全量程错误出现在最高输入电压。 作为误差矫正的环节，增益误差可分为正负两种情况。正错误是说在最大输入 电压到达之前就已经到