面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)07CC2530ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用開(kāi)發(fā)課件

1、CC2530和STM32嵌入式接口技術(shù)開(kāi)發(fā)3.4 CC2530 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用開(kāi)發(fā)第1頁(yè)，共17頁(yè)。ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)介CC2530與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目場(chǎng)景說(shuō)明項(xiàng)目實(shí)踐第2頁(yè)，共17頁(yè)。ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換概念A(yù)DC是Analog-to-Digital Converter的縮寫(xiě)，指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器。是指將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。3Bit電壓轉(zhuǎn)換原理（右圖）第3頁(yè)，共17頁(yè)。ADC信號(hào)采樣率模擬信號(hào)在時(shí)域上是連續(xù)的，因此可以將它轉(zhuǎn)換為時(shí)間上連續(xù)的一系列數(shù)字信號(hào)。這樣就要求定義一個(gè)參數(shù)來(lái)表示新的數(shù)字信號(hào)采樣自模擬信號(hào)速率。這個(gè)速率稱(chēng)為轉(zhuǎn)換器的采樣率（sampling r

2、ate）或采樣頻率（sampling frequency）。第4頁(yè)，共17頁(yè)。ADC分辨率ADC的分辨率是指使輸出數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量。常用二進(jìn)制的位數(shù)表示；例如8位的AD，可以描述255個(gè)刻度的精度（2的8次方），在它測(cè)量一個(gè)5V左右的電壓時(shí)，它的分辨率是5V除以255，大約改變一個(gè)的刻度其改變的最小單位必須是0.02V。第5頁(yè)，共17頁(yè)。ADC量化誤差概念A(yù)DC把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，用數(shù)字量近似值標(biāo)志模擬量，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為量化。量化誤差是ADC的有限位數(shù)對(duì)模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差。實(shí)際上要準(zhǔn)確表示模擬量，ADC的位數(shù)需要很大甚至無(wú)窮大。一個(gè)分辨率有限的ADC的階梯轉(zhuǎn)換特

3、性曲線與具有無(wú)限分辨率的ADC轉(zhuǎn)化特性曲線（直線）之間的最大偏差既是量化誤差。第6頁(yè)，共17頁(yè)。CC2530的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換CC2530的ADC支持多達(dá)14位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，具有多達(dá)12位的 ENOB（有效數(shù)字位）。它包括一個(gè)模擬多路轉(zhuǎn)換器，具有多達(dá)8個(gè)各自可配置的通道；以及一個(gè)參考電壓發(fā)生器。轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)DMA寫(xiě)入存儲(chǔ)器。還具有若干運(yùn)行模式。CC2530的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換功能框圖:第7頁(yè)，共17頁(yè)。ADC模塊特征可選取的抽取率，設(shè)置分辨率（712位）。8個(gè)獨(dú)立的輸入通道，可接收單端或差分信號(hào)。參考電壓可選為內(nèi)部單端、外部單端、外部差分或AVDD5。單通道轉(zhuǎn)換結(jié)束可產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。序列轉(zhuǎn)換結(jié)束可發(fā)

4、出DMA觸發(fā)?？蓪⑵瑑?nèi)溫度傳感器作為輸入。電池電壓測(cè)量功能。第8頁(yè)，共17頁(yè)。ADC模塊的信號(hào)輸入端口0引腳可以配置為ADC輸入端，依次為AIN0AIN7：可以把輸入配置為單端輸入或差分輸入。差分輸入對(duì)：AIN0AIN1、AIN2AIN3、AIN4AIN5、AIN6AIN7。片上溫度傳感器的輸出也可以作為ADC的輸入用于測(cè)量芯片的溫度?？梢詫⒁粋€(gè)對(duì)應(yīng)AVDD5/3的電壓作為ADC輸入，實(shí)現(xiàn)電池電壓監(jiān)測(cè)。負(fù)電壓和大于VDD的電壓都不能用于這些引腳。單端電壓輸入AIN0AIN7，以通道號(hào)碼07表示；四個(gè)差分輸入對(duì)則以 通道號(hào)碼811表示；溫度傳感器的通道號(hào)碼為14；AVDD5/3電壓輸入的通道號(hào)碼

5、為15。第9頁(yè)，共17頁(yè)。序列ADC轉(zhuǎn)換：可以按序列進(jìn)行多通道的ADC轉(zhuǎn)換，并把結(jié)果通過(guò)DMA傳送到存儲(chǔ)器，而不需要CPU任何參與。單通道ADC轉(zhuǎn)換：在程序設(shè)計(jì)中，通過(guò)寫(xiě)ADCCON3寄存器觸發(fā)單通道ADC轉(zhuǎn)換，一旦寄存器被寫(xiě)入，轉(zhuǎn)換立即開(kāi)始。參考電壓：內(nèi)部生成的電壓、AVDD5引腳、適用于AIN7輸入引腳的外部電壓，或者 適用于AIN6AIN7輸入引腳的差分電壓。轉(zhuǎn)換結(jié)果：數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果以2的補(bǔ)碼形式表示。對(duì)于單端，結(jié)果總是正的。對(duì)于差分配置，兩個(gè)引腳之間的差分被轉(zhuǎn)換，可以是負(fù)數(shù)。 當(dāng)ADCCON1.EOC設(shè)置為1時(shí)，數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果可以獲得，且結(jié)果總是駐留在ADCH和ADCL寄存器組合的MSB段

6、中。中斷請(qǐng)求：通過(guò)寫(xiě)ADCCON3觸發(fā)一個(gè)單通道轉(zhuǎn)換完成時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷，而完成 一個(gè)序列轉(zhuǎn)換時(shí)，是不產(chǎn)生中斷的。當(dāng)每完成一個(gè)序列轉(zhuǎn)換，ADC將產(chǎn)生 一個(gè)DMA觸發(fā)。ADC相關(guān)的幾個(gè)概念第10頁(yè)，共17頁(yè)。CC2530的ADC寄存器介紹CC2530中與ADC相關(guān)的寄存器有6個(gè)，這6個(gè)寄存器分別是：ADCH（ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果高位存放寄存器）ADCL（ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果低位存放寄存器）ADCCON1（ADC通用控制寄存器1）ADCCON2（ADC通用控制寄存器2）ADCCON3（ADC通用控制寄存器3）APCFG（ADC通道配置寄存器）第11頁(yè)，共17頁(yè)。項(xiàng)目場(chǎng)景電子秤在我們生活中應(yīng)用十分的廣泛，無(wú)論

7、是我們我們稱(chēng)體重，還是在購(gòu)買(mǎi)商品的時(shí)候都會(huì)用到。電子秤的工作流程：當(dāng)物體放在秤盤(pán)上時(shí)，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時(shí)使用激勵(lì)電壓發(fā)生變化，輸出一個(gè)變化的模擬信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)鍵盤(pán)命令以及程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器，顯示這種結(jié)果。第12頁(yè)，共17頁(yè)。任務(wù)目標(biāo)使用CC2530微處理器模擬電子秤采集轉(zhuǎn)換的電壓，通過(guò)編輯程序使用CC2530微處理器的ADC外設(shè)實(shí)現(xiàn)對(duì)CC2530微處理器底板的電源電壓檢測(cè)，通過(guò)使用IAR for 8051開(kāi)發(fā)環(huán)境的調(diào)試窗口查看ADC的電壓轉(zhuǎn)換值，并將電壓采集值

8、轉(zhuǎn)換為電壓物理量。第13頁(yè)，共17頁(yè)。項(xiàng)目分析項(xiàng)目中CC2530單片機(jī)采集的電壓為電池電壓，由于電池標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V遠(yuǎn)高于CC2530單片機(jī)的3.3V工作電壓，因此電池電壓需要通過(guò)相應(yīng)的硬件電路進(jìn)行處理，將電池電壓等比例縮小到CC2530單片機(jī)可接受的工作電壓。電池電壓分壓電路如圖：第14頁(yè)，共17頁(yè)。程序流程圖程序設(shè)計(jì)思路是首先初始化系統(tǒng)時(shí)鐘。初始化完成后進(jìn)入主循環(huán)，主循環(huán)中先進(jìn)行ADC的配置，配置完成后啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)化，等待ADC轉(zhuǎn)化結(jié)束后，將取得的最終轉(zhuǎn)化結(jié)果存入value中。第15頁(yè)，共17頁(yè)。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)CC2530單片機(jī)的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換配置程序如下:int adc_test(void)unsigned int value;APCFG |= 0 x10; /模擬 I/O 使能 P0SEL |= 0 x10; /端口0_4 功能選擇外設(shè)功能P0DIR &= 0 x10; /設(shè)置輸入模式ADCCON3 = 0 xB4; /選擇AVDD5為參考電壓；12分辨率；P0_4 ADC ADCCON1 |= 0 x30; /選擇ADC的啟動(dòng)模式為手動(dòng)ADCCON1 |= 0 x40; /啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)化 while(!(ADCCON1 & 0 x80); /等待ADC轉(zhuǎn)化結(jié)束 value = ADCL 2;value |= (ADC