淺談CW32系列模數(shù)轉換器（ADC）

模數(shù)轉換器（ADC）的主要功能是將模擬量轉換為數(shù)字量，方便MCU進行處理。下面以CW32L083為例介紹CW系列的模數(shù)轉換器的特點和功能，并提供演示實例。

一、概述

CW32L083 內部集成一個 12 位精度、最高 1M SPS 轉換速度的逐次逼近型模數(shù)轉換器 (SAR ADC)，最多可將 16 路模擬信號轉換為數(shù)字信號?，F(xiàn)實世界中的絕大多數(shù)信號都是模擬量，如光、電、聲、圖像信號等，都要由 ADC 轉換成數(shù)字信號，才能由 MCU 進行數(shù)字化處理。

二、主要特性

? 12 位精度

? 可編程轉換速度，最高達 1M SPS

? 16 路輸入轉換通道：13 路外部引腳輸入 - 內置溫度傳感器 - 內置 BGR 1.2V 基準 - 1/3 VDDA 電源電壓

? 4 路參考電壓源（Vref）：- VDDA 電源電壓 - ExRef（PB00）引腳電壓 - 內置 1.5V 參考電壓 - 內置 2.5V 參考電壓

? 采樣電壓輸入范圍：0 ~ Vref

多種轉換模式，全部支持轉換累加功能 - 單次轉換 - 多次轉換 - 連續(xù)轉換 - 序列掃描轉換 - 序列斷續(xù)轉換

? 支持單通道、序列通道兩種通道選擇，最大同時支持 8 個序列

? 支持輸入通道電壓閾值監(jiān)測

? 內置信號跟隨器，可轉換高阻抗輸入信號

? 支持片內外設自動觸發(fā) ADC 轉換

? 支持 ADC 轉換完成觸發(fā) DMA

三、轉換時序

ADC 的轉換時序如下圖所示：

向 ADC 控制寄存器 ADC_CR0 的 EN 位域寫入 1，使能 ADC 模塊。

ADC_CR0.EN 由 0 變?yōu)?1 約 40μs 后 ADC_ISR.READY 標志位置 1，表示模擬電路初始化完成，可以開始進行 ADC 轉換。

向 ADC 啟動寄存器 ADC_START 的 START 位域寫入 1，啟動 ADC 轉換，轉換完成后硬件自動清零。

ADC 工作時鐘 ADCCLK，由系統(tǒng)時鐘 PCLK 經(jīng)預分頻器分頻得到，通過控制寄存器 ADC_CR0 的 CLK 位域可選擇 1 ~ 128 分頻

四、工作模式

ADC 控制寄存器 ADC_CR0 的 MODE 位域配置 ADC 工作模式

啟動 ADC 轉換，可通過向 ADC 啟動寄存器 ADC_START 的 START 位域寫 1；也可通過其他外設來觸發(fā)。

五、實際案例

GTIM1定時器定時1S，定時器1S中斷觸發(fā)啟動ADC轉換，采樣AIN1，并通過GTIM2以PWM方波輸出ADC采樣值：PWM占空比50%，周期為1Hz-5000Hz，對應ADC的0-4095采樣值。

1.配置ADC測試IO口

voidADC_PortInit(void)
{
REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN,SYSCTRL_AHBEN_GPIOA_Msk);//打開GPIO時鐘
REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN2,SYSCTRL_APBEN2_ADC_Msk);//打開ADC時鐘
PA01_ANALOG_ENABLE();//setPA01asAIN1INPUT
}

2.LED初始化

voidLED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure={0};
REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN,SYSCTRL_AHBEN_GPIOC_Msk);//打開GPIO時鐘
/*ConfiguretheGPIO_LEDpin*/
GPIO_InitStructure.Pins=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_Init(CW_GPIOC, GPIO_InitStructure);
PC02_SETLOW();//LEDsareoff.PC03_SETLOW();
}

3.PWM IO初始化

voidPWM_PortInit(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure={0};
/*PA5PWM輸出*/
__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/*ConfigurethePWMoutputpin*/
GPIO_InitStructure.Pins=GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_Init(CW_GPIOA, GPIO_InitStructure);
PA05_AFx_GTIM2CH1();
}

4.GTIM初始化

voidGTIM_Init(void)
{
GTIM_InitTypeDefGTIM_InitStruct={0};

//REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN1,SYSCTRL_APBEN1_GTIM1_Msk);//打開GTIM1
__RCC_GTIM1_CLK_ENABLE();//打開GTIM1時鐘GTIM_InitStruct.Mode=GTIM_MODE_TIME;
GTIM_InitStruct.OneShotMode=GTIM_COUNT_CONTINUE;
GTIM_InitStruct.Prescaler=GTIM_PRESCALER_DIV1024;
GTIM_InitStruct.ReloadValue=62499ul;//T=1s.
GTIM_InitStruct.ToggleOutState=DISABLE;
GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM1, GTIM_InitStruct);
GTIM_ITConfig(CW_GTIM1,GTIM_IT_OV,ENABLE);
NVIC_ClearPendingIRQ(GTIM1_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(GTIM1_IRQn);
NVIC_SetPriority(GTIM1_IRQn,0x03);

__RCC_GTIM2_CLK_ENABLE();//打開GTIM2時鐘
GTIM_InitStruct.ReloadValue=0xFFFFu;
GTIM_InitStruct.ToggleOutState=ENABLE;
GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM2, GTIM_InitStruct);
valuePeriod=GTIM_InitStruct.ReloadValue;
valuePosWidth=valuePeriod>>1u;
GTIM_OCInit(CW_GTIM2,GTIM_CHANNEL1,GTIM_OC_OUTPUT_PWM_HIGH);
GTIM_SetCompare1(CW_GTIM2,valuePosWidth);
GTIM_Cmd(CW_GTIM2,ENABLE);
}

5.主程序main

uint16_tvalueAdc;
uint32_tvalueAdcAcc;
volatileuint8_tgFlagIrq;
uint16_tgCntEoc=0;
uint8_tcntSample;
floatfTsDegree;
uint32_tvaluePeriod;
uint32_tvaluePosWidth;
uint32_tvalueReload=0xFFFFu;
intmain(void)
{
uint8_tres;
ADC_InitTypeDefADC_InitStructure={0};
ADC_WdtTypeDefADC_WdtStructure={0};
ADC_SingleChTypeDefADC_SingleChStructure={0};
RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);//以下從HSI切換到PLL
RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI,8000000UL,RCC_PLL_MUL_8);
//開啟PLL，PLL源為HSI
__RCC_FLASH_CLK_ENABLE();//打開FLASH時鐘
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_3);
res=RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);//切換系統(tǒng)時鐘到PLL：64MHz。
ADC_PortInit();//配置ADC測試IO口
LED_Init();//LED初始化
PWM_PortInit();
GTIM_Init();
ADC_StructInit( ADC_InitStructure);//ADC默認值初始化
ADC_WdtInit( ADC_WdtStructure);//ADC模擬看門狗通道初始化
ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv=ADC_Clk_Div128;//ADCCLK:500KHz.
ADC_InitStructure.ADC_InBufEn=ADC_BufEnable;
ADC_InitStructure.ADC_SampleTime=ADC_SampTime10Clk;
ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn=ADC_DiscardNull;//配置單通道轉換模式
ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux=ADC_ExInputCH1;//選擇ADC轉換通道
ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct=ADC_InitStructure;
ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct=ADC_WdtStructure;
ADC_SingleChOneModeCfg( ADC_SingleChStructure);
ADC_ITConfig(ADC_IT_EOC,ENABLE);
ADC_EnableIrq(ADC_INT_PRIORITY);
ADC_ClearITPendingAll();
ADC_Enable();//ADC使能
ADC_ExtTrigCfg(ADC_TRIG_GTIM1,ENABLE);//ADC外部中斷觸發(fā)源配置
GTIM_Cmd(CW_GTIM1,ENABLE);
while(1)
{
while(!(gFlagIrq ADC_ISR_EOC_Msk));
gFlagIrq=0u;PC03_TOG();
valueAdc=ADC_GetConversionValue();
valueReload=((4095u*125000ul)/(4999u*valueAdc+4095u)+1)>>1;
GTIM_SetCounterValue(CW_GTIM2,0u);//reset.
GTIM_SetReloadValue(CW_GTIM2,valueReload);
GTIM_SetCompare1(CW_GTIM2,valuePosWidth);//等待ADC外部中斷觸發(fā)源啟動下一次ADC轉換
}
}

6.實驗展示

通用定時器GTIM1定時1s自動觸發(fā)ADC模塊進行轉換，ADC通道為AIN1:PA01。

通用定時器GTIM2將AIN1的ADC采樣值轉換成頻率可變的PWM方波，占空比50%，使用PA05作為PWM輸出。ADC采樣值為0時，PWM方波頻率為1Hz；ADC采樣值為4095時，PWM方波頻率為5KHz。

來源：武漢芯源半導體

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審核編輯 黃宇