AD轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)例

手把手教你寫S12XS128程序(9)--A/D轉(zhuǎn)換模塊介紹1時(shí)間:2009-11-3022:10來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：916次1、A/D轉(zhuǎn)換原理A/D轉(zhuǎn)換的過程是模擬信號依次通過取樣、保持和量化、編碼幾個(gè)過程后轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。a)取樣與保持一般取樣與保持過程是同時(shí)完成的，取樣-保持電路的原理圖如圖16所示，由輸入放大器A、輸出放大器A、保持電容C和電子開關(guān)S組成，12H要求A*A=1。原理是：當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電路處于取樣階段，電容V1V2器充電，由于A*A=1，所以輸出等于輸入；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，由于V1V2A輸入阻抗較大而且開關(guān)理想，可認(rèn)為C沒有放電回路，輸出電壓保持不2H變。V1VoAi CH」k圖16取樣-保持電路取樣-保持以均勻間隔對模擬信號進(jìn)行抽樣，并且在每個(gè)抽樣運(yùn)算后在足夠的時(shí)間內(nèi)保持抽樣值恒定，以保證輸出值可以被A/D轉(zhuǎn)換器精確轉(zhuǎn)換。b)量化與編碼量化的方法，一般有舍尾取整法和四舍五入法，過程是先取頂量化單位A,量化單位取值越小，量化誤差的絕對值就越小，具體過程在這里就不做介紹了。將量化后的結(jié)果用二進(jìn)制碼表示叫做編碼。2、A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)a）分辨率分辨率說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力，理論上，n位A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分的輸入電壓的最小值為滿量程的1/2n。也就是說，在參考電壓一定時(shí)，輸出位數(shù)越多，量化單位就越小，分辨率就越高。S12的ATD模塊中，若輸出設(shè)置為8位的話，那么轉(zhuǎn)換器能區(qū)分的輸入信號最小電壓為19.53mV。b）轉(zhuǎn)換時(shí)間A/D轉(zhuǎn)換器按其工作原理可以分為并聯(lián)比較型（轉(zhuǎn)換速度快ns級）、逐次逼近型（轉(zhuǎn)換速度適中us級）、雙積分型（速度慢抗干擾能力強(qiáng)）。不同類型的轉(zhuǎn)化的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間不盡相同,S12的ATD模塊中，8位數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間僅有6us，10位數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間僅有7us。手把手教你寫S12XS128程序（10）—A/D轉(zhuǎn)換模塊介紹2時(shí)間：2009-12-0921:32來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：895次S12內(nèi)置了2組10位/8位的A/D模塊：ATD0和ATD1，共有16個(gè)模擬量輸入通道，屬于逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器（這個(gè)轉(zhuǎn)換過程與用天平稱物的原理相似）。1、功能結(jié)構(gòu)圖圖17A/D模塊功能結(jié)構(gòu)圖圖17所示的是A/D模塊的功能結(jié)構(gòu)，這個(gè)功能模塊被虛線劃分成為圖示所示的虛線所隔離的三個(gè)部分：IP總線接口、轉(zhuǎn)換模式控制/寄存器列表，自定義模擬量。IP總線接口負(fù)責(zé)該模塊與總線的連接，實(shí)現(xiàn)A/D模塊和通用I/O的目的，還起到分頻的作用；轉(zhuǎn)換模式控制寄存器列表中有控制該模塊的所有的寄存器，執(zhí)行左右對齊運(yùn)行和連續(xù)掃描。自定義模擬量負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。包括了執(zhí)行一次簡單轉(zhuǎn)換所需的模擬量和數(shù)字量。2、HCS12中A/D轉(zhuǎn)化模塊特點(diǎn)8/10位精度；7us,10-位單次轉(zhuǎn)換時(shí)間.；采樣緩沖放大器；可編程采樣時(shí)間；左/右對齊,有符號/無符號結(jié)果數(shù)據(jù)；外部觸發(fā)控制；轉(zhuǎn)換完成中斷；模擬輸入8通道復(fù)用；模擬/數(shù)字輸入引腳復(fù)用；1到8轉(zhuǎn)換序列長度；連續(xù)轉(zhuǎn)換模式；多通道掃描方式。ATD模塊有模擬量前端、模擬量轉(zhuǎn)換、控制部分及結(jié)果存儲(chǔ)等四部分組成。其中模擬前端包括多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣緩沖器、放大器等，結(jié)果存儲(chǔ)部分主要有8個(gè)16位的存儲(chǔ)器和反映工作狀態(tài)的若干標(biāo)志位。手把手教你寫S12XS128程序(11)—A/D寄存器說明1時(shí)間：2009-12-1112:26來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：881次1、ATD0控制寄存器2---ATD0CTL2ATD0CTL2主要控制ATD0的啟動(dòng)、狀態(tài)標(biāo)志以及上電模式，對寄存器進(jìn)行寫操作時(shí)，將中斷當(dāng)前的轉(zhuǎn)化過程。寄存器ATD0CTL2如圖18所示：甌1514131211□naETftESLEETRIGEASCJEReset0iJ(j■J0L{j圖18ATD0CTL2寄存器ADPU：A/D使能控制位，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，用來啟動(dòng)/禁止A/D轉(zhuǎn)換1=A/D模塊上電0=禁止A/D，以減少功耗AFFC：A/D快速轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志位清零1=快速標(biāo)志位清零順序，每次讀取結(jié)果寄存器自動(dòng)清零0=正常標(biāo)志位清零順序，需要軟件方式對狀態(tài)標(biāo)志位清零AWAI：A/D等待模式1=等待模式下，ATD繼續(xù)運(yùn)行0=等待模式下，ATD停止運(yùn)行，以降低功耗ETRIGP、ETRIGLE、ETRIGE:ETRIGLEETRIGPETRIGE描述xx0忽略外部觸發(fā)

001下降沿觸發(fā)011上升沿觸發(fā)101低電平觸發(fā)111高電平觸發(fā)【注意】ETRIGE:外部觸發(fā)使能控制位，該功能借助引腳AN7,當(dāng)AN7接收到外部觸發(fā)時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，否則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換。0--忽略外部觸發(fā)；1--有外部觸發(fā)時(shí)開始轉(zhuǎn)換，此時(shí)AN7不能用于A/D轉(zhuǎn)換。ASCIE:A/D轉(zhuǎn)化序列轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷使能控制位1=允許ATD轉(zhuǎn)換序列轉(zhuǎn)換結(jié)束后發(fā)生中斷0=禁止ATD中斷ASCIF:A/D轉(zhuǎn)換序列轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷標(biāo)志，只用于讀。1=發(fā)生中斷0=為發(fā)生中斷手把手教你寫S12XS128程序(12)—A/D寄存器說明2時(shí)間：2009-12-1212:06來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：816次2、ATD0控制寄存器3---ATD0CTL3ATD0CTL3主要控制結(jié)果寄存器的映射，設(shè)置轉(zhuǎn)換序列的長度，還可以暫時(shí)凍結(jié)ATDO模塊，尤其確定ATDO在BDM狀態(tài)下的行為。寄存器ATD0CTL3如圖19所示:Bil7S54 1 21Bit&SBC：＜S4C：：：：W::::FffO：＜FRZ1FRffl0a10c00圖19ATD0CTL3寄存器SIC、S2C、S4C、S8C：轉(zhuǎn)換序列長度選擇位控制位【注意】ATD的每次啟動(dòng)要進(jìn)行若干次掃描循環(huán)，每次掃描循環(huán)稱為一個(gè)轉(zhuǎn)換

序列。FIFO：結(jié)果寄存器FIFO模式控制位，1=結(jié)果寄存器映射到轉(zhuǎn)換序列0=結(jié)果寄存器沒有映射到轉(zhuǎn)換序列FRZO、FRZ1:背景調(diào)試凍結(jié)控制位FRZResponse00IgnoreIFREEZE（凍結(jié)模式下繼續(xù)轉(zhuǎn)換）01Reserved（凍結(jié)模式下保留）10Finishconversionthenfreeze（完成轉(zhuǎn)換后凍結(jié)）11FreezeImmediately（凍結(jié)模式下立刻凍結(jié)）（責(zé)任編輯：dzsj8）手把手教你寫S12XS128程序（13）--A/D寄存器說明3時(shí)間：2009-12-1411:50來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：720次3、 ATD0控制寄存器4---ATD0CTL4ATD0CTL4用于選擇時(shí)鐘，選擇采樣轉(zhuǎn)換時(shí)間以及選擇8位/10位轉(zhuǎn)換方式寄存器ATD0CTL4如圖20所示：創(chuàng)：=141? 9 : -：SES?IMF'lJFDPfiS4FRS2F耳侶員 u H j:<<<<< 3<<<< 3 :■：■：■：■：■：■ 1圖20ATD0CTL4寄存器SRES8：A/D精度選擇控制位1=將采集到的模擬量以8位二進(jìn)制數(shù)表示0=將采集到的模擬量以10位二進(jìn)制數(shù)表示SMP0、SMP1:采樣時(shí)間選擇控制位SMP[1:0]米樣時(shí)間002A/D時(shí)鐘周期014A/D時(shí)鐘周期108A/D時(shí)鐘周期1116A/D時(shí)鐘周期PPS[0:4]:5位模數(shù)計(jì)數(shù)器預(yù)分頻器

-分頻系數(shù)從2到64-A/D時(shí)鐘計(jì)算公式：ATDClock=BusClock/(PRS+1)X0.5-A/D時(shí)鐘頻率應(yīng)滿足：冗①【注意】對于AD轉(zhuǎn)換來說，它的轉(zhuǎn)換周期包括采樣時(shí)間和運(yùn)算時(shí)間。如果頻率太高，則采樣時(shí)間過短。這對于輸出阻抗比較大或信號頻率比較高的信號來說，就會(huì)產(chǎn)生較大的采樣誤差，那么AD轉(zhuǎn)換的精度就會(huì)受較大的影響。手把手教你寫S12XS128程序(14)—A/D寄存器說明4時(shí)間：2009-12-1719:39來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：746次4、ATD0控制寄存器4---ATD0CTL5ATD0CTL5用于選擇轉(zhuǎn)換方式，選擇轉(zhuǎn)換通道，設(shè)置單/多通道轉(zhuǎn)換和單次/連續(xù)轉(zhuǎn)換模式以及對齊方式。寄存器ATD0CTL5如圖20所示：圖20寄存器ATD0CTL5【注意】ATDCTRL5設(shè)置成多通道轉(zhuǎn)換后，ATDCTRL3設(shè)置采集的通道數(shù)，此外ATDCTRL5中還需要設(shè)置多通道采集的起始通道。比如采集7個(gè)通道，起始通道是1,那么就采集從1—7通道，如果起始通道是2,就采集2—7,還有0通道。【注意】在S12系列中，當(dāng)轉(zhuǎn)換序列長度設(shè)置為1(S8C:S1C=0001),MULT=0時(shí),只對一個(gè)通道進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。手把手教你寫S12XS128程序(15)—A/D寄存器說明5時(shí)間：2009-12-2700:47來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：721次5、ATD0狀態(tài)寄存器5---ATD0START0、ATD0START0ATD0START0反映當(dāng)前的轉(zhuǎn)換通道、A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束、是否有外部觸發(fā)等;ATD0START1反映轉(zhuǎn)換序列中相應(yīng)的轉(zhuǎn)換是否完成。寄存器ATD0START0、ATD0START1如圖21所示：Si：15 Id Ij 1? Il 1C- 9 Bits孔FC-：：■CC2CCCCch柑6=1.r§I<■CCF7GCF&CCF4CCF3COMCCFOReset-0'：Dn0SCF---轉(zhuǎn)換序列完成標(biāo)志在單次轉(zhuǎn)換模式時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后置位(SCAN=0)在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式時(shí)，當(dāng)?shù)谝淮无D(zhuǎn)換完成后置位(SCAN=1),當(dāng)AFFC=0,寫1清零。ETORF---外部觸發(fā)覆蓋標(biāo)志如果在轉(zhuǎn)換過程中高/低電平出現(xiàn)，置位FIFOR當(dāng)結(jié)果寄存器在讀出之前已經(jīng)被寫入時(shí)，置位(CCF沒有清零)CC[2:0]轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器一-3位計(jì)數(shù)器指向下一個(gè)將要轉(zhuǎn)換的通道CCF7-CCF0---獨(dú)立通道轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志位每個(gè)相應(yīng)的通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后置位,當(dāng)相應(yīng)的A/D結(jié)果寄存器被讀出時(shí)清零，注意當(dāng)AFFC位不同時(shí)的情況手把手教你寫S12XS128程序(16)—A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)例時(shí)間：2009-12-2700:51來源：電子設(shè)計(jì)吧作者:dzsj8點(diǎn)擊：1023次第十六講：A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)例要讓ATD開始轉(zhuǎn)換工作，必須經(jīng)過以下三個(gè)步驟：將ADPU置1，使ATD啟動(dòng)；按照要求對轉(zhuǎn)換為數(shù)、掃描方式、采樣時(shí)間、時(shí)鐘頻率及標(biāo)志檢查等方式進(jìn)行設(shè)置；發(fā)出啟動(dòng)命令；

如果上電默認(rèn)狀態(tài)即能滿足工作要求，那么只要將ADPU置1，然后通過控制寄存器發(fā)出轉(zhuǎn)換命令，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換?！纠?】程序描述：由通道ATDO進(jìn)行單通道A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換值在B口顯示程序如下：#include<hidef.h>#include<mc9s12dg128.h>/*derivativeinformation*//*#include<hidef.h>#include<mc9s12dg128.h>/*derivativeinformation*/#pragmaLINK_INFODERIVATIVE"mc9s12dg128b"/******定義變量********/wordAD_wValue;//AD轉(zhuǎn)換結(jié)果/*時(shí)鐘初始化*/voidPLL_Init(void){REFDV=1;//PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1)〃鎖相環(huán)時(shí)鐘=2*16*(2+l)/(l+l)=48MHz〃總線時(shí)鐘=48/2=24MHzSYNR=2;while(!(CRGFLG&0x08));CLKSEL=0x80;}/*AD初始化*/voidAD_Init(void){ATD0CTL2=0xC0;//啟動(dòng)A/D,快速清零,無等待模式,禁止外部觸發(fā),中斷禁止ATD0CTL3=0x20;//轉(zhuǎn)換序列長度為4,NoFIFO,Freeze模式下繼續(xù)轉(zhuǎn)換ATD0CTL4=0x85;//8位精度,2個(gè)時(shí)鐘,ATDClock=[BusClock*0.5]/[PRS+1]=2MHz;PRS=5,divider=12ATD0CTL5=0xA0;//右對齊無符號，單通道采樣，通道0ATD0DIEN=0x00;//禁止數(shù)字輸入}/*讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果*/voidAD_Get