第9章 ADC转换器及其使用

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连续和带缓存的连续模式

连续转换模式中，ADC在完成一次转换后就立刻开始下一次的转 换。当CONT位被置位时即 将ADC设为连续模式，该模式是通过 置位 ADC_CR1寄存器的 ADON 位来启动的。 ● 如果缓冲功能没有被使能(ADC_CR3寄存器的DBUF位=0)，那 么转换结果数据保存在 ADC_DR寄存器中同时 EOC 标志被置位。 如果EOCIE 位已被置位时将产生一次中断。然后开始下一次转 换。 ● 如果缓存功能被使能(DBUF=1)，那么某个选定通道上的8个 或者10个连续的转换结果会填 满数据缓存，当缓存被填满时， EOC(转换结束)标志被置位，如果EOCIE位已被置位，则会 产生 一个中断，然后一个新的转换自动开始。如果某个数据缓存寄 存器在被读走之前被覆 盖，OVR标志将置1。 如果要停止连续转换，可以复位清零CONT位来停止转换或者复 位清零ADON位来关闭ADC的电 源。
第9章
ADC转换器及其使用
9.1 ADC转换器概述 9.2 ADC转换器功能选择 9.2.1 分辨率与转换精度 9.2.2 转换方式选择 9.2.3 转换速度设置 9.2.4 触发方式 9.3 ADC转换器初始化过程举例 9.4 提高ADC转换精度与转换的可靠性 9.5 软件滤波 9.5.1 算术平均滤波法 9.5.2 滑动平均滤波法 9.5.3 中值法 9.5.4 数字滤波
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9.1 ADC转换器概述

ADC1和ADC2是10位的逐次比较型模拟数字转换器。提 供多达16个多功能的输入通道。A/D转换的各个通道可 以执行单次和连续的转换模 式。 相对于ADC2，ADC1具有一些扩展功能，包括扫描模式， 带缓存的连续模式以及模拟看门狗。
10 bit ADC 16 multiplexed input channels Conversion time 3.5 µs min ADC clock range: 1 to 4 MHz Input range Vref- < Vin < Vref+ Vref- range 0 to 0.5V; Vref+ range 2.75 to Vdda External trigger and timer trigger selection Single or continuous conversion modes Auto power-down in single mode End of conversion interrupt Data alignment Clock prescaling

可根据输入模拟信号的频率、转换速度选择ADC 时钟频率fADC。
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9.2.4 触发方式

软件触发、TIM1触发以及ADC_ETR(来自PC0引 脚或PD3第二复用功能引脚)。

所谓软件触发方式是指在ADON位为1且至少延
迟了一个稳定时间TSTAB的情况下，再次将 ADON位置1。



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图9-3 单次与连续转换时序

单次扫描模式 该模式是用来转换从AIN0 到AINn 之间的一连串模拟通道，
‘n ’是在 ADC_CSR 寄存器的 CH[3:0]位中指定的通道编 号。在扫描转换的过程中，序号 CH[3:0]位的值是被硬件 自动更新 的，它总保存当前正在被转换的通道编号。 单次转换模式可以在在SCAN 位被置位且 CONT 位以被清 零时通过置位 ADON 位来启动。 对于单次扫描模式，转换是从AIN0 通道开始的，而且结 果数据被存储在数据缓冲寄存器 ADC_DBxR 中，当最后 一个通道(通道‘n’)被转换完成后，EOC(转换结束)标志 被置位，当 EOCIE 位已被置位时将产生一个中断。 可以从缓冲寄存器中读取各个通道的转换结果值。如果某 个数据缓存寄存器在被读走之前被覆 盖，OVR标志将置1。 在转换序列正在进行过程中不要清零SCAN位；单次扫描 模式可通过清零ADON位来立即停止。 为了开启一次新 SCAN扫描转换，可以通过对ADC_CR1寄存器的EOC位清 零和ADON位置位来实现。

连续扫描模式是在当SCAN位和CONT位已被置时，通过置位 ADON位来启动的。 在转换序列正在进行过程中不要清零 SCAN位。 连续扫描模式可以通过清零ADON位来立即停止。 另外一种选择就是当转换过程中清除CONT位，那么转换会 在下一次的最后一个通道转换完成时停止。
在连续扫描模式中正确的清除 EOC 标志 位的方法是 从 一 个 RAM 变量中载入一个字节到ADC_CSR寄存器，这样 来清除EOC标志位同时还重新载入扫描系列新的最后通道 编号。
(2) 初始化ADC配置寄存器1(ADC_CR1)，选择相应的时钟 分频系数SPSEL [2:0]。STM8S内置的ADC转换器转换时钟fADC 由主时钟fMASTER分频获得。对STM8S207、STM8S208芯片来说， 最高频率为4 MHz；对STM8S103、STM8S105芯片来说，最高 频率为6 MHz。因此，应根据主频率fMASTER的大小、转换速




单次扫描方式操作过程如下：在AD转换器上电情况下，触发转换→等待AD转换结 束(EOC有效)→从缓冲器中读各通道转换结果→清除EOC标志。
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连续扫描模式

该模式和单次扫描模式相近，只是每一次在最后通道转换 完成时，一次新的从通道0到通道n扫 描转换会自动开始。 如果某个数据缓存寄存器在被读走之前被覆盖，OVR标志 将置1。
Interrupt
fADC
ANALOG TO DIGITAL CONVERTER GPIOs
Clock Prescaler
fMASTER
AIN15 ADC Registers PD4
Trigger
Timer 1
May 2008
3
ADC1方块图
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9.2 ADC转换器功能选择

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9.2.1 分辨率与转换精度
在48脚及以下的STM8S芯片 量化分辨率：
VDDA VSSA 1LSB 1024 30 1LSB 2.93mV 1024 50 1LSB 19.5mV 256
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9.2.2 转换方式选择
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在连续扫描转换方式中，避免使用 “BRES ADC_CSR, #7” 指令清除EOC标志，原因是该指令属于读改写指令，会改变 通道号。可用MOV指令对ADC_CSR寄存器直接写入，在清除 EOC的同时从0通道开始转换。这实际上与单次扫描方式没 有本质上的区别，完全可采用单次扫描方式代替连续扫描 方式：在完成单次扫描转换结果处理、清除EOC标志后，再 通过软件触发——执行 “BSET ADC_CR1, #0” 指令，启动新一轮AD转换，获得连续扫描的效果。
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9.3
ADC转换器初始化过程举例
在确保ADC转换器处于关闭(ADC_CR1寄存器的ADON位为0) 状态下，可按下述步骤初始化ADC转换器。 (1) 初始化ADC控制/状态寄存器(ADC_CSR)，选定通道 号CH[3:0],以及转换结束检测方式(即设置转换结束中断控 制EOCIE位的值)。采用中断方式还是查询方式由ADC转换时 间(即由ADC时钟频率、转换方式)、CPU时钟决定。 例如，在单次、连续转换方式中，如果ADC时钟频率很高， 完成一次AD转换所需时间很短，而CPU时钟频率不是很高， 这时采用查询等待方式可能更合理，原因是中断响应、返回 均需要11个机器周期。在扫描方式中，如果AD转换时钟频率 较低，而CPU时钟频率较高，则采用中断方式可能更加合理。
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ADC方块图Block Diagram
VREF+ VREFVDDA VSSA AIN00 AIN01
. . .
Data bus
Data Register 10 bits Power/ Analog pins EOC End of Conversion
9.2.1 分辩率与转换精度

对模拟信号幅值的离散化—量化：用最小数量单位
△度量模拟信号。量化单位△，也就是最低有效位（LSB） 所代表数值。
把量化的结果用代码（二进制码或其他编码）表 示出来，称为编码。这些代码就是A/D转换的结果。

量化过程不可避免地会引入误差—量化误差。位 数越多，量化误差越小；同时也与量化方法有关。
GPIOs
PD4
Trigger
Timer 1
Trigger select
Analog zooming
VDDA
Vref+
Min = 0V, Max = 2.75V
Min = 2.25V Max = 5.5V
VrefVSSA
Min = 0V, Max = 0.5V
表9-1 转 换 方 式
转换模式


.
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9.3 ADC转换器初始化过程举例
1、转换通道的选择，设置寄存器(ADC_CSR) 2、选择相应的时钟分频系数SPSEL [2:0]， 设置(ADC_CR1) 2、外部触发的设置，数据排列的设置， 设置(ADC_CR2) 3、初始化模拟信号输入引脚(采用不带中断的悬空输入方式) 4、禁止模拟引脚的施密特触发功能(1表示禁止，0表示允许)， 减少功耗。 5、将ADON位置1，给ADC转换器加电。
ADC支持5种转换模式：单次模式，连续模式， 带缓存的连续模式，单次扫描模式，连续扫描 模 式。
单次模式 在单次转换模式中，ADC仅在由ADC_CSR寄存器的CH[3:0]选定的 通道上完成一次转换。该模 式是在当CONT位为0时通过置位 ADC_CR1寄存器的ADON位来启动的。 一旦转换完成，转换后的数据存储在ADC_DR寄存器中，EOC(转 换结束)标志被置位，如果EOCIE 被置位将产生一个中断。