第5章DSP的AD轉(zhuǎn)換器

第5章

DSP的A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容：5.1F281x的A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)5.2自動排序器原理5.3自動排序模式5.4ADC時(shí)鐘定標(biāo)5.5ADC寄存器5.6ADC的C語言編程實(shí)例2/6/20231山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮5.1F281x的A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)

TMS320C281xDSP控制器是一種32位單片機(jī)(Microcontroller)，即單片解決方案(SingleChipSolution),也是由CPU、存儲器、接口等組成。DSP控制器片內(nèi)接口部件（也稱片內(nèi)外設(shè)）有數(shù)字I/O接口、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、事件管理器模塊、各種通信模塊（包括SCI串行通信接口、SPI串行外設(shè)接口、CAN控制器模塊、多通道緩沖串口McBSP）等。2/6/20232山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮

281xDSP內(nèi)部有一個12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC（AnalogtoDigitalConverter)，可有16路模擬輸入信號,轉(zhuǎn)換時(shí)間可以在80ns以內(nèi)。16個結(jié)果寄存器ADCRESULT0~15存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)12位ADC模塊，內(nèi)含采樣/保持電路。同時(shí)采樣或順序采樣模式。模擬輸入范圍0~3V。25MHz的ADC時(shí)鐘頻率，轉(zhuǎn)換時(shí)間短。16通道，多路選通輸入。可在一次采樣中同時(shí)實(shí)現(xiàn)16路自動轉(zhuǎn)換的自動排序。排序器可以作為兩個獨(dú)立的8通道排序器或一個16通道排序器(即級聯(lián)模式)。16個結(jié)果寄存器存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果，皆可獨(dú)立尋址。2/6/20233山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮多個觸發(fā)源可以啟動A/D轉(zhuǎn)換。包括軟件(S/W,Software)啟動、事件管理器A/B(多個觸發(fā)源)啟動、外部引腳觸發(fā)啟動。靈活的中斷控制，允許每個排序的結(jié)束(EOS,EndofSequence)或每兩次EOS申請中斷一次。排序器可以工作在啟動/停止模式，允許多個時(shí)間排序的觸發(fā)源同步轉(zhuǎn)換。EVA、EVB觸發(fā)源可以獨(dú)立工作在雙排序器模式。采樣保持(S/H)獲取時(shí)間窗有單獨(dú)的預(yù)分頻時(shí)鐘。2/6/20234山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮8ADCInputsControlPeripheralsFast&Flexible

12-bit16-ChannelADC12.5MSPSthroughput(80nspipelineconversion,200nssingleconversion)Dualsample/holdenablesimultaneoussamplingorsequencingsamplingmodesAnaloginput:0Vto3V16channel,multiplexedinputsAutoSequencersupportsupto16conversionswithoutCPUinterventionSequencercanbeoperatedastwoindependent8-statesequencersorasonelarge16-statesequencerSixteenresultregisters(individuallyaddressable)tostoreconversionvaluesResult

Registers16wordsAnalog

MUXPrescalerS/H012-bit

ADCModule8ADCInputsAnalog

MUXS/H1SYSCLKStartofConversionAutoSequencerADCOn-Chip12-bit

Analog-to-DigitalConverter2/6/20235山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC模塊原理框圖2/6/20236山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC寄存器ADC控制寄存器1：ADCTRL1。ADC控制寄存器2：ADCTRL2。ADC控制寄存器3：ADCTRL3。最大通道轉(zhuǎn)換寄存器:ADCMAXCONV。自動排序狀態(tài)寄存器:ADCASEQSR。ADC狀態(tài)和標(biāo)志寄存器:ADCST。ADC輸入通道排序寄存器:ADCCHSELSEQ1~4。ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖寄存器:ADCRESULT0~15。2/6/20237山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮5.2自動排序器原理自動排序器可以對模擬通道的轉(zhuǎn)換順序進(jìn)行排序。ADC排序器由兩個8狀態(tài)排序器SEQ1和SEQ2組成，也可以級聯(lián)成一個16狀態(tài)排序器。這里的狀態(tài)指排序器中自動轉(zhuǎn)換的數(shù)量。排序器有兩種工作模式：單排序器即級聯(lián)模式，雙排序器模式。單排序器可以有16個轉(zhuǎn)換通道。雙排序器模式為兩個獨(dú)立的8狀態(tài)（或8通道）轉(zhuǎn)換。2/6/20238山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮單排序器(級聯(lián))模式的自動排序ADC框圖2/6/20239山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮2/6/202310山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮雙排序器模式的自動排序的ADC框圖2/6/202311山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮2/6/202312山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC單操作模式和級聯(lián)操作模式比較特點(diǎn)單8狀態(tài)排序器1(SEQ1)單8狀態(tài)排序器2(SEQ2)級聯(lián)16狀態(tài)排序器(SEQ)開始轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(SOC)EVA,軟件,外部引腳EVB,軟件EVA,EVB,軟件,外部引腳最大轉(zhuǎn)換數(shù)(即排序器長度)8816自動停在排序器的結(jié)尾(EOS)是是是優(yōu)先級高低無效ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器0~78~150~15ADCCHSELSEQn位的分配CONV00~CONV07CONV08~CONV15CONV00~CONV152/6/202313山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮5.3自動排序模式不間斷的自動排序模式（UninterruptAutosequencedMode）即連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，在該模式下SEQ1/SEQ2能在一次排序過程中,對多達(dá)8個轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行自動排序。例，采用SEQ1的雙排序模式下的轉(zhuǎn)換。設(shè)在SEQ1中有7路轉(zhuǎn)換，即ADCINA2和ADCINA3各兩次，ADCINA6、ADCINA7和ADCINB4各1次。則 ADCCHSELSEQ1:0x3232 ADCCHSELSEQ2:0x0C76 MAXCONV1:61.不間斷的自動排序模式2/6/202314山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADCCHSELSEQn各寄存器數(shù)值Bits5~12Bits11~8Bits7~4Bits3~03232ADCCHSELSEQ1x0C76ADCCHSELSEQ2xxxxADCCHSELSEQ3xxxxADCCHSELSEQ42/6/202315山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮事件管理器觸發(fā)排序轉(zhuǎn)換的例子2.排序器的啟動/停止模式例，排序器的啟動/停止操作。要求觸發(fā)1（定時(shí)器下溢）到來時(shí)，開始3個自動轉(zhuǎn)換(I1,I2,I3)。觸發(fā)2（定時(shí)器周期匹配）到來時(shí)，開始另外3個自動轉(zhuǎn)換(V1,V2,V3)。觸發(fā)事件1、2在時(shí)間上相差25微秒。2/6/202316山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC輸入通道選擇控制寄存器ADCCHSELSEQn設(shè)置Bits5~12Bits11~8Bits7~4Bits3~0V1I3I2I1ADCCHSELSEQ1xxV3V2ADCCHSELSEQ2xxxxADCCHSELSEQ3xxxxADCCHSELSEQ42/6/202317山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC結(jié)果寄存器ADC結(jié)果寄存器ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果ADC結(jié)果寄存器ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果ADCRESULT0I1ADCRESULT8xADCRESULT1I2ADCRESULT9xADCRESULT2I3ADCRESULT10xADCRESULT3V1ADCRESULT11xADCRESULT4V2ADCRESULT12xADCRESULT5V3ADCRESULT13xADCRESULT6xADCRESULT14xADCRESULT7xADCRESULT15x2/6/202318山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮3.同時(shí)采樣模式ADC有同時(shí)采樣兩路ADCINxx輸入的能力，前提為一路輸入是ADCINA0~ADCINA7，另一路輸入是ADCINB0~ADCINB7，而且兩路輸入的偏移量是對應(yīng)的，例如ADCINA0和ADCINB0。2/6/202319山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮4.輸入觸發(fā)描述不同排序器下的不同觸發(fā)源SEQ1(排序器1)SEQ2(排序器2)級聯(lián)排序器SEQ軟件觸發(fā)(軟件SOC)軟件觸發(fā)(軟件SOC)軟件觸發(fā)(軟件SOC)事件管理器A(EVASOC)事件管理器B(EVBSOC)事件管理器A(EVASOC)外部SOC引腳事件管理器B(EVBSOC)外部SOC引腳2/6/202320山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮排序轉(zhuǎn)換中的中斷操作模式5.排序器轉(zhuǎn)換中的中斷操作有三種情況，兩種中斷模式。第一種情況：兩次采樣的采樣數(shù)不一樣。模式l中斷操作(即每次EOS都產(chǎn)生中斷)。第二種情況：兩次采樣的采樣數(shù)一樣。模式2中斷操作(即每2次EOS產(chǎn)生1個中斷)。第三種情況：兩次采樣的采樣數(shù)一樣（虛讀）。模式2中斷操作(即每2次EOS產(chǎn)生1個中斷)。2/6/202321山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC內(nèi)核時(shí)鐘和采樣保持時(shí)鐘通往ADC的時(shí)鐘鏈5.4ADC時(shí)鐘定標(biāo)2/6/202322山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮5.5ADC寄存器ADC控制寄存器1：ADCTRL1。ADC控制寄存器2：ADCTRL2。ADC控制寄存器3：ADCTRL3。ADC最大通道轉(zhuǎn)換寄存器：ADCMAXCONV。自動排序狀態(tài)寄存器：ADCASEQSR。ADC狀態(tài)和標(biāo)志寄存器：ADCST。ADC輸入通道排序寄存器:ADCCHSELSEQ1~4。ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖寄存器:ADCRESULT0~15。2/6/202323山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC控制寄存器1：ADCTRL1位14RESET:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊軟件復(fù)位位。位13~12SUSMOD1~SUSMOD0：仿真懸掛模式。位11~8ACQ_PS3~ACQ_PS0：采樣時(shí)間窗寬度位。位7CPS：內(nèi)核時(shí)鐘預(yù)分頻器。位6CONTRUN：連續(xù)運(yùn)行位。位5SEQOVRD：排序器超越模式位。位4SEQCASC：級聯(lián)排序器工作模式位。2/6/202324山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC控制寄存器2：ADCTRL2位15EVBSOCSEQ：級聯(lián)排序器模式下EVBSOC使能位位14RSTSEQ1：復(fù)位排序器1位。位13SOCSEQ1：開始轉(zhuǎn)換SOC觸發(fā)排序器1。位11INTENASEQ1：排序器SEQ1的中斷使能位。位10INTMODSEQ1：排序器SEQ1的中斷模式控制位。位8EVASOCSEQ1：EVA對SEQ1產(chǎn)生SOC信號的屏蔽位。2/6/202325山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮位7EXTSOCSEQ1：外部信號啟動SEQ1轉(zhuǎn)換位。位6RSTSEQ2：復(fù)位排序器2。位5SOCSEQ2：啟動SEQ2轉(zhuǎn)換位。位3INTENASEQ2：SEQ2的中斷使能控制位。位2INTMODSEQ2：SEQ2的中斷模式控制位。位0EVBSOCSEQ2：EVB對SEQ2產(chǎn)生SOC信號的屏蔽位。2/6/202326山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC控制寄存器3：ADCTRL3位7~6ADCBGRFDN1、ADCBGRFDN0：模數(shù)轉(zhuǎn)換內(nèi)部帶隙(Bandgap)和參考電壓源電路的電源上電。這兩位控制ADC內(nèi)部參考電壓源電路的上電與斷電。位5ADCPWDN：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊掉電控制位。位0SMODE_SEL：采樣模式選擇位。2/6/202327山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮位4~1ADCCLKPS[3~0]：內(nèi)核時(shí)鐘分頻器。ADC時(shí)鐘分頻情況

ADCCLKPS[3~0]內(nèi)核時(shí)鐘分頻ADCLK00000HSPCLK/(ADCTRLl[7]+1)000l1HSPCLK/[2*(ADCTRLl[7]+1)]00102HSPCLK/[4*(ADCTRLl[7]+1)]………111014HSPCLK/[28*(ADCTRLl[7]+1)]111115HSPCLK/[30*(ADCTRLl[7]+1)]2/6/202328山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮最大通道轉(zhuǎn)換寄存器：ADCMAXCONV位6~0MAXCONVn：定義一次自動轉(zhuǎn)換最多可以轉(zhuǎn)換的通道個數(shù)。一次轉(zhuǎn)換的個數(shù)為MAXCONVn+1。2/6/202329山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮自動排序狀態(tài)寄存器：ADCASSR位11~8SEQCNTR[3~0]：排序計(jì)數(shù)器狀態(tài)位。在轉(zhuǎn)換排序開始時(shí)，SEQCNTR[3~0]初始化為MAXCONV中的值。在一個自動轉(zhuǎn)換排序的每一個轉(zhuǎn)換之后，排序器的計(jì)數(shù)器減1。位6~0是排序器SEQ2和SEQ1的指針。作為TI測試用。

2/6/202330山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC狀態(tài)和標(biāo)志寄存器：ADCST位7EOSBUF2：SEQ2的排序緩沖器結(jié)束位。位6EOSBUF1：SEQ1的排序緩沖器結(jié)束位。位5INTSEQ2CLR：SEQ2中斷清零位。位4INTSEQ1CLR：SEQ1中斷清零位。位3SEQ2BSY：SEQ2忙狀態(tài)位。位2SEQ1BSY：SEQ1忙狀態(tài)位。位1INTSEQ2：SEQ2中斷標(biāo)志位。位0INTSEQ1：SEQ1中斷標(biāo)志位。2/6/202331山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC輸入通道排序寄存器:ADCCHSELSEQ1~4每4位的CONVnn選擇16路模擬輸入通道中的一個作為自動排序的轉(zhuǎn)換通道。2/6/202332山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖寄存器:ADCRESULT0~15寄存器ADCRESULTn中12位轉(zhuǎn)換結(jié)果是左對齊的，即存放在16位寄存器的高12位。2/6/202333山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮5.6ADC的C語言編程實(shí)例

例，A/D轉(zhuǎn)換程序。采用雙排序器和順序采樣模式,排序器SEQ1對兩個模擬輸入通道ADCINA0和ADCINA1的電壓信號進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換。排序器采用事件管理器EVA(T1)的下溢中斷標(biāo)志作為觸發(fā)啟動信號。使用ADC模塊的中斷方式，每次排序結(jié)束(EOS)都產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，讀取模擬量的轉(zhuǎn)換結(jié)果并存儲到兩個長度為1024的數(shù)組Voltage1和Voltage2中。2/6/202334山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮#include“DSP281x_Device.h” //DSP281x寄存器頭文件interruptvoidadc_isr(void); //ADC中斷函數(shù)聲明

//Globalvariablesusedinthisexample全局變量定義

Uint16ConversionCount; //轉(zhuǎn)換次數(shù)計(jì)數(shù)

Uint16Voltage1[1024];//模擬輸入ADCINA0的電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲數(shù)組

Uint16Voltage2[1024];//模擬輸入ADCINA1的電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲數(shù)組

main(){InitSysCtrl(); //初始化PLL,WD,外設(shè)時(shí)鐘

DINT; //關(guān)中斷InitPieCtrl(); //初始化pie寄存器IER=0x0000; //禁止所有的中斷IFR=0x0000;InitPieVectTable(); //初始化pie中斷向量表EALLOW; //使能中斷向量表寫入

2/6/202335山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮PieVectTable.ADCINT=&adc_isr;EDIS; //中斷向量表保護(hù)

AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=1;//ResettheADCmoduleasm("RPT#10||NOP");//Wait12-cyclesforADCresettotakeeffect AdcRegs.ADCTRL3.all=0x00C8;//firstpower-uprefandbandgapcircuitsAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN=0x3;//Powerupbandgap/refcircuitryAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN=1;//PoweruprestofADC//EnableADCINTinPIEPieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6=1;IER|=M_INT1; //EnableCPUInterrupt1EINT; //EnableGlobalinterruptINTMERTM; //EnableGlobalrealtimeinterruptDBGMConversionCount=0;//ConfigureADCAdcRegs.ADCMAXCONV.all=0x0001;//Setup2conv'sonSEQ1AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0;//ADCINA0as1stSEQ1AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1;//ADCINA1as2ndSEQ12/6/202336山東大學(xué)控制學(xué)院張東亮AdcRegs.ADCTRL2.bit.EVA_SOC_SEQ1=1;//EnableEVASOCtostartSEQ1AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1=1;//EnableSEQ1interrupt(everyEOS)//ConfigureEVA//AssumesEVAClockisalreadyenabledinInitSysCtrl();EvaRegs.T1CMPR=0x0080; //SetupT1comparevalueEvaRegs.T1PR=0x10; //SetupperiodregisterEvaRegs.GPTCONA.bit.T1TOADC=1;//EnableEVASOCinEVAEvaRegs.T1CON.all=0x1042;//EnableT1compare(upcountmode)//WaitforADCinter