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1、 2005 Texas Instruments Inc Slide 1 采用采用 MSP430 ADC 外设 实现高精度测量 外设 实现高精度测量 Vincent Chan 德州仪器亚洲德州仪器亚洲 MSP430 市场经理市场经理 vince chan 2005 Texas Instruments Inc Slide 2 会议议程会议议程 的原理与优势 的原理与优势 了解了解 SD16 A 选择 集成了选择 集成了 ADC 的的 MSP430 实验练习 实验练习 SD16 A 实际操作实际操作 2005 Texas Instruments Inc Slide 3 原理 原理 1 位 DAC T
2、IME AMPLITUDE 0 1 简单模拟 简单模拟 1 位位 ADC 积分积分 与微分与微分 级级 复杂的数字 滤波器级复杂的数字 滤波器级 过采样输入过采样输入 抽取滤波输出抽取滤波输出 2005 Texas Instruments Inc Slide 4 与逐次逼近的对比 与逐次逼近的对比 的分辨率通常较高 的分辨率通常较高 1 ksps 与 与 100 ksps SAR 对比对比 每次采样的模拟步长冗余是不同的每次采样的模拟步长冗余是不同的 SAR 固有 输入端的步长变化必须通过 滤波器级循环 架构的数字化程度达 架构的数字化程度达 90 使集成更简便 使集成更简便 2005 Tex
3、as Instruments Inc Slide 5 SD16 概览概览 F42x 与与 FE42x 多个通道多个通道 每通道一个外部输 入 每通道一个外部输 入 高达高达 256 的的 OSR 过采样率过采样率 1MHz fM SD16 Control Block fM ACLK TACLK 0 1 1 0 1 1 MCLK SMCLK VREF Divider ReferenceTemperature sensor 1 2V Ax 0 Ax 1 Ax 2 Ax 3 Ax 4 Ax 5 Ax 6 PGA 2nd Order Mod SD16PREx SD16MEMx Ax 7 Group S
4、tart Conversion Logic Channel x 2005 Texas Instruments Inc Slide 6 SD16 A 概览概览 ACLK TACLK 0 1 1 0 1 1 MCLK SMCLK VREF Divider A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 SD16MEM0 Reference A7 fM 1 2V Start Conversion Logic Divider BUF A5 Temp sensor PGA 2nd Order Mod F42x0 与与 F20 x3 单通道单通道 多个输入对多个输入对 输入缓冲器输入缓冲器 AVCC 测量测量
5、30kHz 至至 1 1MHz fM分频器分频器 高达高达 1024 OSR 过采样率过采样率 2005 Texas Instruments Inc Slide 7 转换模式转换模式 单次转换单次转换 连续转换连续转换 Conversion SD16SCSet in SWAuto clear Conversion SD16SC ConversionConversion Set in SW Conv Cleared in SW Result written to SD16MEMx 清除SD16SC 可立即停止转换 SD16MEMx 中的值会变化 应在停止转换前读取 2005 Texas Inst
6、ruments Inc Slide 8 SD16 A 输入设计输入设计 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 BUF A5 Temp sensor PGA 2nd Order Mod Input Channels 四个外部输入对四个外部输入对 全差分输入全差分输入 内部通道 内部通道 温度 AVCC 11 输入端短接 可选电流与高速输入缓冲器可选电流与高速输入缓冲器 PGA 1 2 4 8 16 与与 32x SD16AEx 位 用于使能内部 AIN 连接至 AVSS SD16AEx 位 用于使能内部 AIN 连接至 AVSS F20 x3 器件不带缓冲器器件不带缓冲器 to SD1
7、6 Ax SD16AEx AVSS0 1 from Ax pin to GPIO disable Port Pin Control 2005 Texas Instruments Inc Slide 9 模拟输入范围模拟输入范围 增益增益 1 2 32 0 V 0 6V 0 6V 0 5V 0 5V 0 015V 0 015V 什么是什么是 VREF PGA 如何设置如何设置 适用于所有输入和模式适用于所有输入和模式 PGA ref FSR GAIN V V 2 2005 Texas Instruments Inc Slide 10 输入选择与通道选择的对比输入选择与通道选择的对比 SD16 A
8、 单通道 每通道 单通道 每通道 4 个外部输入个外部输入 MSP430F42x0 与 MSP430F20 x3 SD16 3 个通道 每通道个通道 每通道 1 个外部输入个外部输入 MSP430FE42x 与 MSP430F42x 多通道可并行独立工作多通道可并行独立工作 多输入进行复用后连接到单通道 所以多输入必须顺序选 择 顺序采样 多输入进行复用后连接到单通道 所以多输入必须顺序选 择 顺序采样 2005 Texas Instruments Inc Slide 11 采用预加载 仅适用于多通道采用预加载 仅适用于多通道 抽样滤波器的偏差对应多少个抽样滤波器的偏差对应多少个 fM时钟周期
9、时钟周期 通道间交错的转换结果通道间交错的转换结果 用于引入转换流程中的相位延迟 以实现信号补偿用于引入转换流程中的相位延迟 以实现信号补偿 举例 电表举例 电表 I 与与 V 相位补偿的对比相位补偿的对比 2005 Texas Instruments Inc Slide 12 输入步长响应输入步长响应 1 2 3 4 1 0 0 2 0 4 0 6 0 8 Asynchronous Step Conversion 对多路复用切换很重要对多路复用切换很重要 抽样滤波器必须循查出差值抽样滤波器必须循查出差值 SD16INTDLYx 设置第一次 转换中断的自动稳定时间 设置第一次 转换中断的自动稳
10、定时间 fM 1 048MHz OSR 256 fSAMPLE 4096 ksps tSETTLE MAX 732usec 2005 Texas Instruments Inc Slide 13 内部参考源内部参考源 AVCC VREF Reference SD16VMIDON SD16REFON 1 2V AVSS 1 0 Internal External AVCC VREF Reference SD16VMIDON SD16REFON 1 2V AVSS 1 0 Internal Only 内部内部 1 2V 参考源参考源 20ppm 温漂系数温漂系数 VREF 选项 选项 外部参考源
11、SD16REFON 0 SD16VMIDON 0 内部参考源 SD16REFON 1 SD16VMIDON 0 内部参考源带缓冲器输出 SD16REFON 1 SD16VMIDON 1 针对温度针对温度 A6 采用内部参考源 采用内部参考源 2005 Texas Instruments Inc Slide 14 内部参考源稳定时间内部参考源稳定时间 CVREF 470nF 缓冲器打开比关闭时 参考源 稳定时间快 缓冲器打开比关闭时 参考源 稳定时间快 100 倍以上倍以上 参考源稳定后禁用缓冲器参考源稳定后禁用缓冲器 SD16VMIDON 0 SD16VMIDON 1 2005 Texas I
12、nstruments Inc Slide 15 调制器的时钟选择调制器的时钟选择 用用 D4270 进行进行 f M 补偿 补偿 连续转换模式 启用内部参考和缓冲器 ACLK 32 768kHz 256 OSR SD16INTDLY 0 约约 7 8ms 转换转换 约约 950uA LPM3 中的中的 CPU 约 约 1009uA LPM0 中的中的 CPU SMCLK 1 048MHz 256 OSR SD16INTDLY 0 约约 244us 转换转换 约约 1095uA LPM0 中的中的 CPU 转换速度约快转换速度约快32 倍 而电流才增大倍 而电流才增大15 2005 Texas
13、Instruments Inc Slide 16 中断向量发生器中断向量发生器 0 015 0000000000 信息源SD16IV 目录 无中断阻碍0 SD16MEMx 溢出02h SD16CCTL0 IFG04h 保留06h 保留08h 保留0Ah 保留0Ch 保留0Eh 保留10h 0 xxxx 共享一个中断向量 共享一个中断向量 SD16 A IFG 和溢出标志和溢出标志 快速解码可显著精减代码尺寸并减少快速解码可显著精减代码尺寸并减少 CPU 负载负载 2005 Texas Instruments Inc Slide 17 用汇编程序处理用汇编程序处理 SD16IV SD16 ISR
14、 add Offset to Jump table reti SD16IV 0 no int jmpOver ISR Overflow handler CH1 ISR Handle channel 1 interrupt Over ISR Handle overflow interrupt SD16 ISR add Offset to Jump table reti SD16IV 0 no int jmpOver ISR Overflow handler CH1 ISR Handle channel 1 interrupt Over ISR Handle overflow interrupt
15、2005 Texas Instruments Inc Slide 18 用用 C 语言处理语言处理 SD16IV SD16 ISR pragma vector SD16 VECTOR interrupt void SD16 ISR void switch even in range SD16IV 16 case 2 Handle overflow break case 4 Channel 1 IFG break SD16 ISR pragma vector SD16 VECTOR interrupt void SD16 ISR void switch even in range SD16IV
16、16 case 2 Handle overflow break case 4 Channel 1 IFG break 2005 Texas Instruments Inc Slide 19 使用使用 even in range 与与 2005 Texas Instruments Inc Slide 20 选择选择 MSP430 ADC minmaxRefINRefOUTRefI OUT ADC10834200 1057Vss to Vref 1 4 3 6 1 5 2 5V 1mASW Timer ContN ADTC ADC121234200 1268Vss to Vref 1 4 3 6 1 5 2 5V 1mASW Timer ContN AConv Mem SD163 ind1685 600mV1 0 1 51 2V 1mASW Contto 32x Preload SD16 A4 mux d 0 03 51685 600mV1 0 1 51 2V 1mASW Contto 32x Buffered input triggeringgainfeatures 4 fSAMPLE
