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1、DSP的AdcDSP-的AdcDSP 的A/D 转换器本章主要内容: F281x 的A/D 转换器的特点(Features of F281x ADC) 自动排序器原理(Autoconversion Sequencer Principle) 不间断的自动排序模式(Uninterrupt Autosequenced Mode) ADC 时钟定标(ADC Clock Prescaler ) ADC 寄存器(ADC Registers) ADC 的C 语言编程实例(ADC C Programing Examples)F281x 的A/D 转换器的特点TMS320F281x DSP 内部有一个12 位模

2、/数转换器（Analog to Digital Converter, ADC)，可有16 通道模拟输入信号, 转换时间可以在80ns 以内。16 个结果寄存器ADCRESULT0ADCRESULT15 存储转换结果。ADC 模块可以设置为两个独立的8 通道转换器，将一系列转换自动排序，每个模块可以从8 个输入通道中任意选择输入。ADC 模块也可以工作在级联模式(CascadedSequencer Mode)，自动排序器(Sequencer)就变成一个单16 通道的排序器。该 A/D 转换器的功能包括： 12 位ADC 模块，内含采样/保持(Sample/Hold, S/H)电路。 同时采样或顺

3、序采样模式。 模拟电压输入范围 03V。 25 MHz 的ADC 时钟频率，转换时间短。 16 通道，多路选通输入。 可在一次采样中同时实现 16 路自动转换的自动排序。每个转换可以从116 输入通道中任意选择。 排序器可以作为两个独立的 8 通道排序器或一个16 通道排序器即级联模式。 16 个结果寄存器存储转换结果，每个寄存器可独立寻址。输入模拟电压和采样结果的关系为：数字结果=4095(输入模拟电压-ADCLO)/3。ADCLO 是A/D 转换低电压参考值。 多个触发源可以启动 A/D 转换。包括软件(Software, S/W)启动、事件管理器EVA/EVB(多个触发源)启动、外部引脚

4、触发启动。图 5-1 ADC 模块原理框图5.2 自动排序器原理自动排序器可以对模拟通道的转换顺序进行排序。ADC 排序器由两个8 状态(State)排序器SEQ1 和SEQ2 组成，也可以级联成一个16 状态排序器。这里的状态指排序器中自动转换的数量，而不是指引脚。即排序器有两种工作模式：单排序器（即级联模式）和双排序器模式。单排序器可以有 16 个转换通道，如图5-2 所示。双排序器模式(Dual Sequencer Mode)为两个独立的8 状态或8 通道转换，如图5-3 所示。两种排序器都有能力对一系列的转换进行自动排序。就是说每次 ADC 收到开始转换SOC(Start of Con

5、version)的请求，就可自动启动多个转换。每次转换可选择16 个输入通道中的任意一个。转换完毕后，通道的A/D 转换结果就保存在相应的结果寄存器ADCRESULTn(n=015) 中（ 第一个结果放在ADCRESULT0 ， 第二个结果放在ADCRESULT1，依此类推）。在顺序采样的双排序器模式中，从任意一个排序器来的一个悬挂的 SOC 请求在现有155的排序器任务完成后就开始得到处理。例如假定ADC 正在忙于处理SEQ2，此时SEQ1有了一个开始转换SOC 请求，A/D 转换器将在完成SEQ2 的任务后立即开始处理SEQ1。如果SEQ1、SEQ2 的SOC 请求同时来到，SEQ1 被优

6、先处理。例如当ADC 正在处理SEQ1时，SEQ1 和SEQ2 都有SOC 请求，则ADC 在完成SEQ1 的任务后，又立即响应下一个SEQ1 任务，SEQ2 的SOC 请求继续保持悬挂。图 5-2 单排序器模式的ADC 框图ADC 可以工作在顺序采样和同时采样模式下。对于每个采样(或同时采样中的每对采样)，当前的通道选择排序寄存器(ADCCHSELSEQ14)中CONVxx 位定义了被采样和转换的引脚(或每对引脚)。在顺序采样模式下，CONVxx 中的4 个位定义了输入引脚。其中最高位定义的是选择采样保持器A(S/H-A)还是B(S/H-B)。例如，若CONVxx 中的值为0101b，则选择

7、ADCINA5 引脚进行转换；若值为1011b，则选择ADCINB3 引脚。在同时采样模式下，CONVxx 的最高位不用，低3 位决定两个采样保持器采样的引脚。例如，如果CONVxx 内放入值0110b，则ADCINA6 被S/H-A 采样，ADCINB6 被S/H-B 采样，S/H-A 的电压先被转换，随后是S/H-B。S/H-A 的转换结果放在ADCRESULTn 寄存器中，S/H-B 的转换结果放在下一个ADCRESULTn 寄存器中，结果寄存器的指针随后加2。无论何种工作方式，注意 DSP 中只有一个A/D 转换模块。为了方便，以后描述排序器时规定：SEQ1 指的是CONV00CONV

8、07；SEQ2 指的是CONV08CONV15；级联 SEQ 指CONV00CONV15。图 5-3 双排序器模式的ADC 框图双 8 状态和单16 状态排序器的操作基本相同，不同之处见表5-1。表 5-1 ADC 单操作模式和级联操作模式比较每个被排序的转换都对应一个模拟输入通道，可以在 ADC 输入通道选择排序寄存器ADCCHSELSEQ14 中的CONVnn 位中定义。CONVnn 由4 个二进制位组成，可在指定116 通道中的任一个通道进行设置。因为在级联排序器下最大可有16 个转换，因此一共要有16 个这样的4 位通道选择(CONV00CONV15) ， 这些位分布于ADCCHSEL

9、SEQ14 中。CONVnn 中的值可在015 之间变化，允许ADC 输入通道在任何顺序下被采样，同样的通道可以多次采样。5.3 不间断的自动排序模式不间断的自动排序模式（Uninterrupted Autosequenced Mode）即连续转换模式，在该模式下SEQ1/SEQ2 能在一次排序过程中，对多达8 个转换通道进行自动排序。下面的描述应用于双 8 状态排序器。该模式下，SEQ1/SEQ2 可一次对8 个转换进行排序。SEQ1 的转换结果保存在ADCRESULT0ADCRESULT7 中，SEQ2 的转换结果保存在ADCRESULT8ADCRESULT15 中。在ADCMAXCONV

10、寄存器中的MAX CONVn位置存放了每次转换的数量。在每次转换的开始，该值就被自动装载到自动排序状态寄存器ADCASEQSR 中(SEQ CNTRn 位)。MAX CONVn 共有3 位(或4 位，与工作模式有关)，变化范围从07(或015)。ADCASEQSR 在载入初始值后，每转换完一路就减1，减到0 意味着转换全部完成。例 5-1，采用SEQ1 的双排序模式下的转换。设在 SEQ1 中有7 路（状态）转换，即ADCINA2 和ADCINA3 各两次，ADCINA6、ADCINA7 和ADCINB4 各1 次。则MAX CONV1=6，ADCCHSELSEQn 各寄存器中按下表放入各数值

11、。在 SOC 触发信号到来后，ADCASEQSR 中的SEQ CNTRn 位自动载入6，转换开始后，每转换完一路就减1。一旦SEQ CNTRn=0，就会发生如下情况： 如果ADCTRL1 寄存器中的CONT RUN 位为1，那么转换又自动开始，即SEQCNTRn 重新载入6，且SEQ1 指向CONV00。这种情况下，必须在下一个转换序列开始前读出结果寄存器中的数据，以免数据被下次转换结果覆盖。 如果CONT RUN 位为0，那么排序器停止在最后的状态CONV06，SEQ CNTRn保持0 不变。为了在下次SOC 时可重复上述采样过程，必须使用ADCTRL2 寄存器中的RST SEQn 位来复位

12、排序器。如果每次 SEQ CNTRn 减到0 时，中断标志位被设置(在INT ENA SEQn=1，INT MODSEQ1=0 的条件下)，可以在中断服务子程序ISR 中对排序器手动复位(用RST SEQn 位)。这在排序器的启动/停止操作下很有用。例5-1 也可用于SEQ2 和级联模式下的16 状态排序器SEQ。1. 排序器的启动/停止模式除了不间断的自动排序模式外，排序器可以工作在启动/停止模式，并可由时间上分离的多个SOC 触发源同步。该模式和连续转换类似，但是在完成了第一次转换后，排序器可被重新触发而不用在ISR 中复位到初始的CONV00 状态。所以当一次排序转换结束后，排序器停在当

13、前状态。该模式下ADCTRL1 寄存器中的CONT RUN 位必须设成0，即禁止连续转换。例 5-2，排序器的启动/停止操作。要求触发 1(定时器下溢即计数到0)到来时，开始3 个自动转换(I1, I2, I3)。触发2（定时器周期匹配即计数达到周期值）到来时，开始另外3 个自动转换(V1, V2, V3)。触发事件1、2 在时间上相差25s，由事件管理器A 提供。这里仅用到SEQ1。图 5-4 事件管理器触发排序转换的例子这里 MAX CONV1 设置成2，ADC 输入通道选择控制寄存器ADCCHSELSEQn 设置成：在复位和初始化后，SEQ1 等待触发。当第一个触发到来时，先执行通道选择

14、值为CONV00(I1)、CONV01(I2)、CONV02(I3)的3 个A/D 转换，然后SEQ1 在现有状态下等待第二个触发。25s 后，第二个触发信号到来，接着执行通道选择值为CONV03(V1)、CONV04(V2)、CONV05(V3)的3 个A/D 转换。两次转换中，MAX CONV1 的值都自动装载进了SEQ CNTRn 中。如果第二次触发时需完成的A/D 转换的数量和第一次不同，则需要在第二次触发到来前的适当时间改变MAXCONV1 的值，否则前面的值将继续使用。可以在中断服务程序(ISR)中修改MAXCONV1 的值。在第二次 A/D 转换结束时，ADC 结果寄存器中将有如

15、下结果：2. 同时采样模式ADC 有同时采样两路模拟输入的能力，前提为一路输入是ADCINA0ADCINA7，另一路输入是ADCINB0ADCINB7，而且两路输入的偏移量是对应的，例如ADCINA0和ADCINB0，而不是ADCINA2 和ADCINB3。若使ADC变成同时采样模式(SimultaneousSampling Mode)，ADCTRL3 寄存器中的SMODE_SEL 位必须设为1。3. 输入触发描述每个排序器都有一套触发源，触发源可以被使能或禁止。不同的SEQ 触发源如表5-2所示。注意：排序器处于空闲时，SOC 可以触发一次自动转换。空闲指在SOC 到来前排序器指向CONV00，或者指排序器完成了一次转换，即SEQ CNTRn 到达0 值。如果 SOC 到来时，ADC 正进行转换，则ADCTRL2 寄存器中的SOC SEQn 位被设置(该位在开始一个转换前被清0)。如果又来了一个SOC，则这一次的SOC 就丢失掉，因为SOC SEQn 已经为1 了。一旦触发，排序器就不能中途停止。程序必须等待排序器结束信号 EOS 到来，或者使排序器复位，才能令排序器立即回到空闲状态。当 SEQ1/2 用于级联模式时，忽略通向SEQ2 的触发，只有SEQ1 触发有效。级联模式可以看成16 路转换而不是8 路的SEQ1。