漫談TMS320F28027中兩種A／D采樣方式的實(shí)現(xiàn)方法

摘要：以TMS320F28027為代表的TI C28x Piccolo系列微處理器采用了以SOC為基礎(chǔ)的ADC，其配置方式不同于TI其他系列MCU基于Sequencer的ADC。在TMS320F28027的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了其ADC的工作原理，以及順序采樣和同步采樣兩種采砰方式的配置方法。

關(guān)鍵詞：TI C28x Piccolo系列微處理器：基于SOC的ADC;順序采樣;同步采樣

引言

TI C28x Piccolo系列微處理器，因其低功耗、高性能的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在太陽能逆變器、白色家電設(shè)備、混合動力汽車電池、電力線通信和LED照明等控制領(lǐng)域。A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，是控制應(yīng)用中必不可少的環(huán)節(jié)之一。A/D轉(zhuǎn)換的精度和速度直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和快速性。

相比于TI其他類型微處理器，TI C28x Piccolo系列內(nèi)部集成了新一代的基于SOC的ADC。此ADC的內(nèi)核包含一個(gè)12位轉(zhuǎn)換器，此轉(zhuǎn)換器由兩個(gè)采樣保持電路供源。這兩個(gè)采樣保持電路可同時(shí)或者順序采樣。對于用戶來講，可以很容易地從一個(gè)單觸發(fā)來創(chuàng)建一系列的轉(zhuǎn)換。但此ADC在寄存器沒置和配置方式上與基于Sequencer的ADC有很大的不同，主要體現(xiàn)在控制寄存器ADCCTRL的數(shù)量和功能位設(shè)置、中斷和丁作方式的配置方式等方面，更新后的寄存器設(shè)置可以參見TI的相關(guān)文獻(xiàn)。

1 ADC的工作原理和初始化

1.1 工作原理

對基于SOC的ADC，其核心在于對16個(gè)SOC(Start Of Conversion)的配置，單個(gè)SOC對應(yīng)單個(gè)A/D轉(zhuǎn)換過程，SOC的配置數(shù)量取決于應(yīng)用中需要A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)目。每個(gè)SOC中都有三種配置項(xiàng)：啟動轉(zhuǎn)換的觸發(fā)源、采樣通道以及采樣窗口時(shí)間。

其中，觸發(fā)源可選擇軟件、PWM、GPIO，以及CPU定時(shí)器等多種觸發(fā)方式，采樣通道可根據(jù)采樣方式的不同選擇ADCINA1～8、ADCINB1～8共16個(gè)或8對采樣通道，采樣窗口時(shí)間也可根據(jù)需要設(shè)置。

對于單個(gè)轉(zhuǎn)換，ADC的工作過程為：在收到相應(yīng)的觸發(fā)信號后，即開始按設(shè)置的采樣窗口時(shí)間對指定通道進(jìn)行采樣，隨后，采樣值與參考電壓進(jìn)行比較，得到轉(zhuǎn)換值。同時(shí)，在轉(zhuǎn)換開始時(shí)或轉(zhuǎn)換完成時(shí)觸發(fā)與SOC編號對應(yīng)的EOC(End Of Conversion)脈沖，標(biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束。轉(zhuǎn)換的結(jié)果存儲在與SOC編號對應(yīng)的ADCRESULT寄存器中。

1.2 轉(zhuǎn)換結(jié)果的計(jì)算

若在初始化中選擇內(nèi)部參考，ADC將會選擇其內(nèi)部的帶隙電路產(chǎn)生參考電壓。此時(shí)ADC的轉(zhuǎn)換范圍為0～3.3 V，轉(zhuǎn)換結(jié)果的計(jì)算公式如下：

若選擇外部電壓參考，則需要從VREFHI/VREFLO引腳引入?yún)⒖茧妷?，此時(shí)ADC的轉(zhuǎn)換范同為0～VREFHI，轉(zhuǎn)換上限為參考電壓值，轉(zhuǎn)換結(jié)果的計(jì)算公式如下：

1.3 初始化和中斷設(shè)置

使用ADC時(shí)，應(yīng)進(jìn)行4步初始化操作：設(shè)置ADC校準(zhǔn);內(nèi)部各電路上電;選擇內(nèi)部或外部采樣參考;打開ADC。一般情況下ADC校準(zhǔn)可使用廠家設(shè)定值，調(diào)用函數(shù)Device cal()即可。

若選擇默認(rèn)校準(zhǔn)值和內(nèi)部參考電壓，ADC的初始化程序如下：

以上設(shè)置在TI C2000系列v129版本的頭文件DSP2802x_Adc.c中被編譯成了函數(shù)InitAdc()，可在程序中直接調(diào)用。

ADC的每次轉(zhuǎn)換完成后都可觸發(fā)中斷，若需要使用ADC中斷，則可進(jìn)行如下步驟的設(shè)置：設(shè)置中斷觸發(fā)時(shí)刻，可選擇開始轉(zhuǎn)換時(shí)觸發(fā)或轉(zhuǎn)換結(jié)果產(chǎn)生時(shí)觸發(fā);選擇中斷編號;設(shè)置中斷產(chǎn)生與中斷標(biāo)志的關(guān)系，可選擇在中斷產(chǎn)生與中斷標(biāo)志狀態(tài)無關(guān)或在存在中斷標(biāo)志時(shí)不產(chǎn)生中斷;選擇觸發(fā)中斷的EOC信號。

若需要在SOC2的轉(zhuǎn)換結(jié)果產(chǎn)生后觸發(fā)ADCINT1中斷，且在存在中斷標(biāo)志時(shí)不再產(chǎn)生中斷，配置程序如下：

在完成對ADC的初始化設(shè)置后，即可根據(jù)應(yīng)用需要配置采樣方式和單次轉(zhuǎn)換。

2 順序采樣方式的實(shí)現(xiàn)

2.1 順序采樣方式

順序采樣是最常用的采樣方式，即單次轉(zhuǎn)換按照觸發(fā)-采樣-轉(zhuǎn)換的順序進(jìn)行。順序采樣只要按需求配置SOC即可。

ADC中共有16個(gè)SOCCx，x表示編號為0～15。每個(gè)SOC可沒置由不同或相同的觸發(fā)源觸發(fā)，對任意采樣通道進(jìn)行可調(diào)時(shí)間的采樣和轉(zhuǎn)換。用戶在設(shè)置好3個(gè)配置項(xiàng)后，ADC按照SOC0～SOC15的默認(rèn)優(yōu)先級進(jìn)行轉(zhuǎn)換。SOC的優(yōu)先級也可通過優(yōu)先級控制寄存器SOCPRICTL進(jìn)行設(shè)置。

順序采樣方式的時(shí)序可以參見TI的相關(guān)文獻(xiàn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，通?？稍O(shè)置多個(gè)SOC對同一通道進(jìn)行采樣，并對采樣結(jié)果取平均值，即可有效地消除模擬信號中高頻噪聲的影響，提高A/D轉(zhuǎn)換的精度。

若要在收到定時(shí)器Timer0的觸發(fā)信號后按照通道ADCINA4、ADCINA2、ADCINA6的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，SOC的配置程序如下：

ADCINA4通道的采樣結(jié)果存儲在ADCRESULT0中，ADCINA2通道采樣結(jié)果存儲在ADCRESULT1中，ADCINA6的采樣結(jié)果存儲在ADCRESULT2中。

此外，需要指出的是，此類ADC的采樣通道在空閑時(shí)也可以作為普通I/O端口使用，這也是與其他系列不同的地方。

2.2 采樣和轉(zhuǎn)換時(shí)間的計(jì)算

通過ADCSOCxCTL寄存器的ACQPS位，可設(shè)置采樣窗口大小，即采樣時(shí)間。采樣時(shí)間設(shè)置的基本單位為一個(gè)時(shí)鐘周期，ACQPS可設(shè)置為6～63的任意數(shù)值，采樣時(shí)間可通過如下公式計(jì)算：

采樣時(shí)間=(ACQPS+1)×時(shí)鐘周期