簡(jiǎn)介

在S32K中，不同的芯片型號(hào)支持的ADC通道不同，S32K144UAVLL有兩個(gè)ADC，每個(gè)ADC有12位、10位、8位和6位可選，每個(gè)ADC有16個(gè)外部通道。學(xué)習(xí)ADC的第一步是要掌握ADC的功能框圖，對(duì)ADC的工作過程和編程過程有個(gè)整體的了解。

ADC功能框圖

對(duì)ADC的配置主要涉及三種寄存器，控制狀態(tài)寄存器、觸發(fā)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。控制狀態(tài)寄存器主要有SC2、SC3、CFG1和CFG2；觸發(fā)寄存器主要有SC1和SC2；數(shù)據(jù)寄存器主要有Rn。

電壓輸入范圍

ADC的輸入電壓范圍為：$V_{REFL}\le V_{IN}\le V_{REFH}$，ADC的輸入范圍取決于4個(gè)參考電源$V_{REFL}、V_{REFH}、V_{DDA}、V_{SSA}$ 。

?ADC的電壓輸入范圍取決于4個(gè)參考電源?，我們?cè)谠O(shè)計(jì)原理圖的時(shí)候一般把?$V_{REFL}$ 和$?V_{SSA}$ 接地，把?$V_{REFH}$ 和$?V_{DDA}$ 接3.3V，可以得到ADC的輸入范圍是0~3.3V。在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，應(yīng)該把ADC設(shè)置為可以配置成外用輸入電壓參考源，以備不時(shí)之需，如下圖所示。

如上圖所示，?有三個(gè)選項(xiàng)。

焊接上R103，拆掉R99，R109和D7，電壓參考源為VDD_MCU，一般為3.3V

焊接上D7和R99，拆掉R103和R109，R99進(jìn)行分壓之后為3V

焊接上R109，拆掉R103，R99和D7。這里的?是外部輸入電壓引腳，可以配置為外部電壓參考源

時(shí)鐘配置

可以選擇4個(gè)時(shí)鐘源ALTCLKx之一來(lái)作為ADC模塊的時(shí)鐘源。ADC具有多個(gè)時(shí)鐘源。 選擇取決于配置PCC_ADCn[PCS]。 分頻器的配置應(yīng)使ADC轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率在ADC要求的有效范圍內(nèi)（請(qǐng)參見數(shù)據(jù)手冊(cè)）。如下圖所示為ADC的時(shí)鐘分配圖。

如圖所示，ADC的時(shí)鐘源輸入通過PCC_ADCn[PCS]來(lái)選擇SOSCDIV2_CLK、SIRCDIV2_CLK、FIRCDIV2_CLK和SPLLDIV2_CLK四種，然后經(jīng)過ADC_CFG1[ADIV]來(lái)時(shí)鐘分頻，最后產(chǎn)生ADC的輸入時(shí)鐘ADCK，ADCK由數(shù)據(jù)手冊(cè)可得，最大50MHZ，最小2MHZ，典型值為40MHZ，如果超過最大頻率，ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果會(huì)變得不可靠。ADC時(shí)鐘設(shè)置流程如下：

設(shè)置PCC_ADCn[PCS]：選擇時(shí)鐘源

設(shè)置ADC_CFG1[ADICLK]：選擇時(shí)鐘輸入

設(shè)置ADC_CFG1[ADIV]：選擇時(shí)鐘分頻

轉(zhuǎn)換時(shí)間

數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示，ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于：

• ADC_CFG2[SAMPLTS]確定的采樣時(shí)間
• MCU的Bus總線時(shí)鐘頻率
• ADC_CFG1[MODE]確定的轉(zhuǎn)換模式
• $f_{ADCK}$即ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率

由數(shù)據(jù)手冊(cè)可得，ADC的總轉(zhuǎn)換時(shí)間=采樣相位時(shí)間（SMPLTS設(shè)置的再+1）+保持相位（1個(gè)ADC周期）+比較相位時(shí)間（8位模式=20個(gè)ADC周期，10位模式=24個(gè)ADC周期，12位模式=28個(gè)ADC周期）+單個(gè)或第一個(gè)連續(xù)時(shí)間加法器（5個(gè)ADC周期+5個(gè)總線時(shí)鐘周期）

例：設(shè)置BUS時(shí)鐘為40MHZ，ADC時(shí)鐘選擇40MHZ，12位ADC，采樣周期選擇255個(gè)ADC周期，計(jì)算ADC的一次轉(zhuǎn)換時(shí)間為：
$T_{conv}=\frac{255+1+1+28+5}{4\times 10^6}+\frac{5}{4\times 10^6}=73.75\mu s$

觸發(fā)設(shè)置

ADC觸發(fā)設(shè)置主要包括寄存器SC2和SC1。ADC支持軟件觸發(fā)和硬件觸發(fā)兩種，軟件觸發(fā)就是在ADC轉(zhuǎn)換完畢之后產(chǎn)生中斷；在硬件觸發(fā)方面，ADC模塊具有可選的異步硬件轉(zhuǎn)換觸發(fā)器ADHWT，主要通過PDB來(lái)觸發(fā)。觸發(fā)設(shè)置可見PDB觸發(fā)ADC。設(shè)置ADC_SC2[ADTRG]來(lái)選擇是硬件觸發(fā)還是軟件觸發(fā)。觸發(fā)方式的設(shè)置流程如下：

設(shè)置ADC_SC2[ADTRG]：選擇觸發(fā)方式

設(shè)置ADC_SC1n[ADCH]：選擇ADC通道

如果上一步使用了具有硬件交錯(cuò)功能的通道，則需要設(shè)置SIM_CHIPCTL[ADC_INTERLEAVE_EN]位

設(shè)置ADC_SC1n[AIEN]：開啟中斷觸發(fā)（軟件觸發(fā)模式下）

獲得ADC數(shù)據(jù)

最后轉(zhuǎn)換成功后，ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果會(huì)被存放在ADC_Rn寄存器，ADC_Rn寄存器對(duì)應(yīng)的是ADC_SC1n寄存器，比如ADC_SC1A的數(shù)據(jù)會(huì)存放在ADC_RA，ADC_SC1B的數(shù)據(jù)會(huì)存放在ADC_RB，以此類推。

在不同的轉(zhuǎn)換位數(shù)下，ADC_Rn寄存器的數(shù)據(jù)位數(shù)也不同，如下圖所示。

注：ADC_Rn寄存器是只讀的

電壓轉(zhuǎn)換

模擬電壓經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換后，是一個(gè)相對(duì)精度的數(shù)字值，如果通過串口以16進(jìn)制打印出來(lái)的話，可讀性比較差，故需要把數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換為模擬電壓，也可以根據(jù)實(shí)際的模擬電壓（用萬(wàn)用表測(cè)）對(duì)比，看看轉(zhuǎn)換是否準(zhǔn)確。

在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，一般會(huì)把ADC的輸入電壓范圍定在0~3.3V，若設(shè)置的ADC為12位，那么12位滿量程對(duì)應(yīng)的就是3.3V，12位滿量程對(duì)應(yīng)的數(shù)字值是：$2^{12}$ 。數(shù)值0對(duì)應(yīng)的就是0V。如果轉(zhuǎn)換后的數(shù)值為X，X對(duì)應(yīng)的模擬電壓為Y，那么：
$\frac{2^{12}}{3.3}=\frac{X}{Y}\to Y=\frac{3.3\times X}{2^{12}}$

實(shí)例：ADC觸發(fā)中斷

功能概述

• 平臺(tái)：S32K144

現(xiàn)在使用S32K144的ADC0通道8，軟件觸發(fā)模式下，轉(zhuǎn)換結(jié)束后觸發(fā)中斷。

編程順序

初始化ADC0的時(shí)鐘

初始化ADC0的位數(shù)

選擇ADC0的通道，開啟中斷

• 如果該通道有硬件交錯(cuò)功能，需要選擇是哪個(gè)ADC通道

選擇軟件觸發(fā)

NVIC開啟ADC中斷

// ADC初始化函數(shù) void ADC0_Init(void) {PCC->PCCn[PCC_PORTA_INDEX] |= PCC_PCCn_CGC_MASK; /* Enable clock for PORTA */SIM->CHIPCTL |= (1 << 2); /* 具有硬件交錯(cuò)功能，選擇PTB13 */PCC->PCCn[PCC_ADC0_INDEX] &= ~PCC_PCCn_CGC_MASK; PCC->PCCn[PCC_ADC0_INDEX] |= PCC_PCCn_PCS(6); /* PCS=6: 選擇內(nèi)核時(shí)鐘80MHZ */PCC->PCCn[PCC_ADC0_INDEX] |= PCC_PCCn_CGC_MASK; ADC0->CFG1 = ADC_CFG1_ADIV(2) | /* ADIV=2：輸入內(nèi)核時(shí)鐘兩分頻=40MHZ */ADC_CFG1_MODE(1) | /* MODE=1: 12位ADC */ADC_CFG1_ADICLK(0); /* ADICLK=0: 默認(rèn)選擇PCC分配的時(shí)鐘 */ADC0->SC1[0] = ADC_SC1_AIEN_MASK | /* AIEN=1: 開啟中斷觸發(fā) */ADC_SC1_ADCH(8); /* ADCH=8: 序號(hào)0選擇通道8 */ADC0->SC2 |= ADC_SC2_ADTRG(0); /* ADTRG=0: 開啟軟件觸發(fā) */ADC0->SC3 = 0; S32_NVIC->ICPR[1] = 1 << (39 % 32); /* 注冊(cè)ADC0中斷 */S32_NVIC->ISER[1] = 1 << (39 % 32); /* 使能ADC0中斷 */S32_NVIC->IP[39] = 0xA0; /* 優(yōu)先級(jí)為10 */ } /** \brief adcChan通道開啟一次ADC轉(zhuǎn)換** \param adcChan 需要進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換的通道**/ void convertAdcChan(uint16_t adcChan) { ADC0->SC1[0] &= ~ADC_SC1_ADCH_MASK; /* Clear prior ADCH bits */ADC0->SC1[0] = ADC_SC1_ADCH(adcChan); /* Initiate Conversion*/ }/** \brief ADC轉(zhuǎn)換判斷函數(shù)** \return >0 轉(zhuǎn)換已完成* \return =0 轉(zhuǎn)換未完成**/ uint8_t adc_complete(void) {return((ADC0->SC1[0] & ADC_SC1_COCO_MASK) >> ADC_SC1_COCO_SHIFT); }/** \brief ADC值轉(zhuǎn)換函數(shù)** \return 返回轉(zhuǎn)換后的ADC電壓值**/ uint32_t read_adc_chx(uint8_t ChanIndex) {uint16_t adc_result = 0;adc_result = ADC0->R[ChanIndex]; /* For SW trigger mode, R[0] is used */return(uint32_t)((5000 * adc_result) / 0xFFF); /* Convert result to mv for 0-5V range */ }void ADC0_IRQHandler(void) {adcRawValue1 = read_adc_chx(0);adcRawValue2 = read_adc_chx(1);adcConvDone = true; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的S32K系列之ADC的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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