飛思卡爾單片機(jī)-ad功能模塊備課講稿

飛思卡爾單片機(jī)-AD功能模塊9S12的A/D模塊主要特性8位/10位可選擇的轉(zhuǎn)換精度5/256=速度快每進(jìn)行一次10位的轉(zhuǎn)換，僅僅需要7uS采樣時間可編程左對齊/右對齊的數(shù)據(jù)格式，有符號/無符號的轉(zhuǎn)換結(jié)果；轉(zhuǎn)換完畢可產(chǎn)生中斷；使用PAD7外部觸發(fā)控制。大部分的freescale的MCU都帶有內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換模塊。轉(zhuǎn)換完畢中斷轉(zhuǎn)換隊(duì)列長度1-8（或1-16）不間斷轉(zhuǎn)換模式多通道掃描AD口。ATD子系統(tǒng)輸入或通用輸入引腳。復(fù)位后默認(rèn)為通用I/O輸入引腳并且只能做輸入對應(yīng)于兩個獨(dú)立的ATD模塊：ATDm(m=0或1)。9S12的A/D模塊外部引腳VDDA（59）、VSSA（62）：A/D模塊提供電源。實(shí)驗(yàn)板上，VDDA接到VCC，VSSA接到GND。單獨(dú)的供電引腳，可以不受其他模塊的影響。VRH（60）、VRL（61）：A/D轉(zhuǎn)換模塊的參考高電壓和參考低電壓。模擬輸入信號的電壓值在VRH---VRL之間才能得到正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果VRH應(yīng)大于VRL，且VRH和VRL應(yīng)在VDDA-VSSA之間。AN6/PAD6-AN0/PAD0（51-57）：模擬量輸入通道6-0，通用數(shù)字輸入端口。不可以被用作外部觸發(fā)引腳。AN7/ETRIG/PAD7（58）：模擬量輸入通道7，通用數(shù)字輸入端口。它也可以被配置為A/D轉(zhuǎn)換的外部觸發(fā)引腳。寄存器4個控制寄存器ATDCTL2、3、4、52個狀態(tài)寄存器ATDSTAT0、18個結(jié)果寄存器ATDDRx控制寄存器2—ATDCTL2電源、中斷、外部觸發(fā)ADPU：A/D模塊的電源管理1=正常模式0=低功耗模式AFFC：標(biāo)志位快速清零。1=對轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器訪問會自動清除標(biāo)志位0=正常模式，訪問結(jié)果寄存器前讀狀態(tài)寄存器1可以清除轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志CCF。控制寄存器2—ATDCTL2AWAI1=等待時進(jìn)入低功耗模式，0=等待時ATD保持運(yùn)行。ETRIGLE、ETRIGP：外部觸發(fā)的邊沿/極性控制。ETRIGE：上兩位的使能位。允許在PAD7輸入外部觸發(fā)信號，允許在外部觸發(fā)到來的同時進(jìn)行采樣和AD轉(zhuǎn)換。1=允許，0=禁止。注意：當(dāng)使用外部觸發(fā)式，ATD通道7將不能作為AD轉(zhuǎn)換通道來使用控制寄存器2—ATDCTL2ASCIE：A/D隊(duì)列轉(zhuǎn)換完成中斷允許。1=允許，并使標(biāo)志位ASCIF=10=禁止。ASCIF：A/D隊(duì)列轉(zhuǎn)換完成中斷標(biāo)志。如果ASCIE=1，此標(biāo)志位和SCF擁有相同的含義。此位只能讀取到0，寫入無效。控制寄存器3—ATDCTL3S8C、S4C、S2C、S1C：定義轉(zhuǎn)換隊(duì)列的長度。默認(rèn)長度為4。控制寄存器3—ATDCTL3FIFO：結(jié)果寄存器先進(jìn)先出模式。1=FIFO模式，轉(zhuǎn)換結(jié)果是連續(xù)存放的0=非FIFO模式，轉(zhuǎn)換結(jié)果放在對應(yīng)的寄存器中。FRZ1、FRZ0：背景調(diào)試凍結(jié)模式允許。這兩個控制位就決定了，當(dāng)遇到斷點(diǎn)時，A/D模塊怎樣反應(yīng)。控制寄存器3—ATDCTL3FRZ1、FRZ0：背景調(diào)試凍結(jié)模式允許。這兩個控制位就決定了，當(dāng)遇到斷點(diǎn)時，A/D模塊怎樣反應(yīng)?？刂萍拇嫫?—ATDCTL4轉(zhuǎn)換頻率的預(yù)分頻因子、采樣時間和AD轉(zhuǎn)換的精度。SRES8：轉(zhuǎn)換精度選擇。1=8位精度（0~255）0=10位精度（0~1023）控制寄存器4—ATDCTL4SMP1、SMP0：采樣時間選擇。采樣時間分為兩個階段第一階段長2個AD時鐘周期第二階段由SMP1、SMP0決定控制寄存器4—ATDCTL4PRS4、PRS3、PRS2、PRS1、PRS0：A/D時鐘分頻因子的選擇。A/D時鐘的計(jì)算公式如下圖。最高可達(dá)總線時鐘的一半。注意，A/D模塊的時鐘頻率要在500KHz和2MHz之間，所以在選擇分頻因子時一定要注意。控制寄存器5—ATDCTL5DJM：16位結(jié)果寄存器數(shù)據(jù)的對齊方式。1=右對齊；0=左對齊。DSGN：結(jié)果寄存器中數(shù)據(jù)有無符號。1=有符號，0=無符號。SRES8、DJM和DSGN三位配合起來使用，決定了結(jié)果寄存器中數(shù)據(jù)的格式，一共有8種情況?？刂萍拇嫫?—ATDCTL5SCAN：連續(xù)轉(zhuǎn)換隊(duì)列的模式。此位定義了A/D轉(zhuǎn)換是連續(xù)進(jìn)行還是只進(jìn)行一次。1=連續(xù)隊(duì)列轉(zhuǎn)換0=單次隊(duì)列轉(zhuǎn)換?？刂萍拇嫫?—ATDCTL5MULT0時：單個通道采樣。ATD的隊(duì)列控制器只從指定的輸入通道進(jìn)行采樣，可以使用ATDCTL5寄存器中的CC、CB和CA三位來指定需要采樣的模擬量輸入通道。S8C、S4C、S2C和S1C控制位來指定轉(zhuǎn)換次數(shù)。1時：對多個的通道進(jìn)行采樣。每次采樣的通道數(shù)量由S8C、S4C、S2C和S1C控制位來指定，第一個采樣通道由CC、CB和CA控制位來指定，其它采樣通道由通道選擇碼CC、CB和CA的增加來決定。對ATDCTL5進(jìn)行寫操作會終止當(dāng)前隊(duì)列的轉(zhuǎn)換，開始一個新的隊(duì)列轉(zhuǎn)換。狀態(tài)寄存器0—ATDSTAT0SCF：隊(duì)列完成標(biāo)志。置1條件：當(dāng)一個隊(duì)列轉(zhuǎn)換完畢后置位；如果處在SCAN模式，則每次轉(zhuǎn)換完畢都置位。清0條件：對此位寫1；寫ATDCTL5，開始一個新的對列；ATDCTL2的AFFC=1（標(biāo)志快速清除）且讀結(jié)果寄存器。狀態(tài)寄存器0—ATDSTAT0ETORF：外部觸發(fā)溢出標(biāo)志。置位條件：處于邊沿觸發(fā)模式時，如果第一個邊沿觸發(fā)的隊(duì)列轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，而這時卻檢測到了第二個有效的邊沿。清零條件：對此位寫1；寫控制寄存器2、3或4，終止當(dāng)前隊(duì)列；寫控制寄存器5，開始一個新隊(duì)列。狀態(tài)寄存器0—ATDSTAT0FIFOR：FIFO溢出標(biāo)志。1=有FIFO溢出，0=無FIFO溢出。如果轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志（CCF）在沒有被清零時結(jié)果寄存器被寫入新值（覆蓋），則置位。清零條件：對此位寫1；寫控制寄存器5，開始一個新隊(duì)列。CC2、CC1、CC0：轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器。代表了哪個結(jié)果寄存器將要接收當(dāng)前轉(zhuǎn)換的結(jié)果。非FIFO模式（FIFO=0），這3位的初始值為0，計(jì)數(shù)完成后又會回到初始值。FIFO模式（FIFO=1），轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器處于循環(huán)計(jì)數(shù)狀態(tài)。狀態(tài)寄存器1—ATDSTAT1CCFx：1=完成隊(duì)列中的第x個轉(zhuǎn)換；在完成隊(duì)列轉(zhuǎn)換中的某個AD轉(zhuǎn)換時，相對應(yīng)的CCFx位就會被置位，結(jié)果存儲在ATDDRx中。0=轉(zhuǎn)換未完成。清零條件：寫控制寄存器5，開始一個新隊(duì)列；AFFC=1，對結(jié)果寄存器訪問；AFFC=0，首先讀狀態(tài)寄存器1，然后訪問結(jié)果寄存器。輸入允許寄存器--ATDDIENIENx：通道x輸入數(shù)字允許。這8個控制位控制了從輸入端口到數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)字輸入緩沖區(qū)。1=緩沖區(qū)有效；0=無效。當(dāng)端口作為模擬量輸入端口時，也可以打開數(shù)字緩沖區(qū)，但是會增加功耗。數(shù)字輸入寄存器PORTADPTADx：A/D模塊的第x個通道（ANx）的數(shù)字輸入。當(dāng)對應(yīng)通道的數(shù)字輸入允許時，此位返回了相應(yīng)引腳上的電平邏輯值。注意，引腳上的電平必須和VRH或VRL匹配，否則將返回一個不確定的值。如果響應(yīng)通道的輸入緩沖區(qū)無效（IENx=0），讀取操作只返回1。注意，PORTAD端口模擬量和數(shù)字量是可以復(fù)用的。當(dāng)輸入模擬量時，會把模擬信號直接送到A/D轉(zhuǎn)換器；當(dāng)輸入數(shù)字量時，會把外部數(shù)字信號送到PORTAD寄存器以供讀取。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器—ATDDRxATDDR0—ATDDR7：0—7通道的結(jié)果寄存器。A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果需要從這幾個寄存器中讀取。每個16位寄存器可以分成2個8位的寄存器來讀取，分別為ATDDRxH和ATDDRxL。注意轉(zhuǎn)換結(jié)果在這8個16位寄存器中的存儲格式。以10位左、右對齊為例：左對齊10位數(shù)據(jù)右對齊10位數(shù)據(jù)另外還要注意有符號數(shù)據(jù)和無符號數(shù)據(jù)的區(qū)別。√√√√√√√√√√××××××××××××√√√√√√√√√√A/D模塊的中斷系統(tǒng)ATD模塊只有一個中斷源--隊(duì)列轉(zhuǎn)換完畢中斷ATDCTL2寄存器ASCIE：A/D隊(duì)列轉(zhuǎn)換完成中斷允許。SCF：A/D隊(duì)列轉(zhuǎn)換完成中斷標(biāo)志。利用MCU的ATD模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。ATD通道0接電位器，通過通道0采集模擬量。實(shí)例unsignedintresult;voidmain(void){ EnableInterrupts; ATD0CTL2=0x80;//使能AD，正常清除標(biāo)志,不使用外部觸發(fā) ATD0CTL3=0x08;//只轉(zhuǎn)換一個通道 ATD0CTL4=0x25;//10位精度，12分頻

ATD0CTL5=0xb0;//右對齊，無符號，掃描模式，使用通道0 for(;;) { while(!ATD0STAT0_SCF);//等待當(dāng)前隊(duì)列轉(zhuǎn)換完成

result=ATD0DR0; //讀結(jié)果寄存器中的值以便使用 ATD0STAT0_SCF=1; //清除隊(duì)列完成標(biāo)志 /*以下是其他代碼*/ }}練習(xí)通道15，即ATD1的07通道。練習(xí)1：采用查詢方式，只轉(zhuǎn)換一個通道，隊(duì)列長度為1，非FIFO模式，10位精度，12分頻，右對齊、無符號、掃描模式不斷轉(zhuǎn)換。練習(xí)2：采用中斷方式，只轉(zhuǎn)換一個通道，隊(duì)列長度為1，非FIFO模式，8位精度，8分頻，右對齊、無符號、掃描模式不斷轉(zhuǎn)換。練習(xí)3：采用中斷方式，只轉(zhuǎn)換一個通