ADC工作原理ppt课件

普中STM32开发板带您进入ARM世界 STM32ADC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1 s 时钟为72MHz为1 17 s STM32F101xx基本型产品 时钟为28MHz时为1 s 时钟为36MHz为1 55 s STM32F102xxUSB型产品 时钟为48MHz时为1 2 s STM32F105xx和STM32F107xx产品 时钟为56MHz时为1 s 时钟为72MHz为1 17 s 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 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L 3 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L 1 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DISCNUM 2 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L 3 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JL 1 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 voidRCC ADCCLKConfig uint32 tRCC PCLK2 输入参数范围 defineRCC PCLK2 Div2 uint32 t 0 x00000000 defineRCC PCLK2 Div4 uint32 t 0 x00004000 defineRCC PCLK2 Div6 uint32 t 0 x00008000 defineRCC 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SMP 2 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 1 s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