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標題: MSP430G2553內部ADC原理及例程說明 [打印本頁]

作者: 十一月的雨51Hei 時間: 2019-6-2 17:43
標題: MSP430G2553內部ADC原理及例程說明
1.1 概述

MSP430單片機擁有內置的ADC功能，在一些高級單片機系列上是ADC12，在低級單片機系列上是ADC10，兩者的主要區別是分辨率的不同，我們的G2553內置的就是ADC10。

1.2 ADC10特性

·高達200ksps的轉換速率；

·固定的10位轉換；

·具有采樣保持功能，并可選采樣周期；

·可以通過軟件代碼或TimerA初始化轉換；

·可選的片內（1.5V或2.5V）或片外參考電壓；

·支持8個外部輸入通道；

·內部輸入通道支持溫度檢測，VCC和外部參考（+、—）；

·可選的轉換時鐘源；

·單通道單次/多次、序列通道單次/多次，共4種轉換模式；

·ADC內核和參考電壓都可單獨關閉；

·具有一個支持自動存儲轉換結果的數據轉換控制器（DTC）；

1.3 ADC10結構

圖1-1 ADC10結構

1.3.1 ADC10內核-SAR和采樣保持電路

中間兩塊橙色的區域，右邊五邊形的是一個“10-bit SAR”，翻譯過來就是一個10位精度的逐次逼近比較型的ADC內核， ADC轉換就是在這里完成的。左邊橙色矩形區域的“Sample and Hold”即采樣保持電路，它將外部或者內部的模擬信號進行保持以實現ADC轉換過程中的信號穩定。

1.3.2 ADC10信號通道和轉換模式

采樣保持電路可以將左邊選擇器（紅色梯形區域）內的信號進行保持。由于SAR只有一個，要對里里外外這么多信號都進行AD轉換就必須按順序來，一個一個選擇性地輸入，這個選擇器就是用來選擇要輸入的外部或者內部模擬信號。上面綠色矩形框控制著選擇器選擇哪個信號以及是否自動按序列選擇。

1.3.3 ADC10時鐘和采樣觸發源

ADC10模塊像TimerA模塊一樣也需要有時鐘信號支持，有了時鐘，SAR這個逐次逼近比較內核才能夠運行（因為它是逐次的嘛），形象地說時鐘就是SAR的動力。我們看到藍色區域，這里可以選擇ACLK、MCLK和SMCLK，另外還有一個ADC10OSC，這個時鐘是ADC10模塊自帶的，頻率在5MHz左右。和TimerA一樣，這些時鐘也可以通過分頻器進行分頻。采樣信號可以由ADC10SC位或TimerA的三個比較匹配器輸出端來觸發。而且通過ISSH可以設置是上邊沿觸發還是下邊沿觸發。采樣觸發信號發出一次，ADC10就會立即從通道選擇器中選擇要采樣的信號經過采樣保持電路進入到SAR中進行AD轉換。

1.3.4 ADC10參考源

AD轉換，其本質就是對外部信號進行量化（就是在幅度上對信號進行編碼），既然是量化，那么肯定要有參考的標準， SAR這個五邊形的橙色框，上面有“VR-”和“VR+”兩個輸入端，這兩個輸入端就是SAR的參考源。其中，負端可以由SREF2來決定由AVSS（可認為GND）或者VREF-/VeREF-來輸入得到。而正端可以由SREF0、SREF1來決定由內部或者外部參考電平輸入得到。內部支持1.5V或者2.5V，外部由外部引腳輸入得到。ADC10同時支持將內部參考電平輸出到外部，而且為了保持其低功耗的優勢，還可以由REFBURST來降低平均電流。

1.3.5 ADC轉換值和DTC電路

沿著SAR下面空心粗箭頭看到一個棕紅色框“ADC10MEM”，這個寄存器就是用來存放得到的AD值的。我們只要讀取ADC10MEM的值就可以得到AD值了。為了實現低功耗設計，MSP430支持DTC功能，就是數據傳輸控制功能，它可以支持將ADC10MEM中的數據自動存放至RAM、Flash或者其他外設中而不用CPU干預。

1.3.6 溫度傳感器

MSP430內置了一個溫度傳感器（淺藍色方框），可以通過設置輸入通道為0x0A來選擇輸入溫度模擬量。這樣的設計讓我們不用外部溫度芯片就可以實現簡單的溫度檢測。

·12~11-ADC10SHT：ADC10采樣保持時間

00：4 x ADC10CLKs

01：8 x ADC10CLKs

10：16 x ADC10CLKs

11：64 x ADC10CLKs

·10-ADC10SR：ADC10采樣速率，該位用于選擇最大采樣速率下的參考電平緩沖驅動能力。ADC10SR置1可以減少參考電平緩沖器的電流消耗

0：參考電平緩沖器支持最大速率到200ksps

1：參考電平緩沖器支持最大速率到50ksps

·9-REFOUT：參考電平輸出允許位，用來控制是否輸出參考電平

0：參考輸出關閉 1：參考輸出打開

·8-REFBURST：參考電壓輸出控制位（REFOUT=1時有效）

0：參考電壓持續對外輸出

1：只有在采樣轉換期間參考電壓持續對外輸出

·7-MSC：多次采樣/轉換控制位（只在序列或多次轉換模式下有效）

0：每次采樣與轉換時，由SHI的上升沿觸發

1：由SHI的第一個上升沿觸發采樣定時器，后面的采樣與轉換由前一次轉換完成后立即執行。

·6-REF2_5V：參考電壓發生器的電壓值選擇位（REFON=1時有效）

0：1.5V 1：2.5V

·5-REFON：參考電壓發生器控制位，控制是否打開內部參考電壓

0：關閉內部參考電壓發生器 1：打開內部參考電壓發生器

·4-ADC10ON：ADC10控制位，控制是否使用ADC10模塊

0：關閉ADC10模塊 1：打開ADC10模塊

·3-ADC10IE：ADC10中斷允許控制位，控制是否允許ADC10中斷

0：中斷禁止 1：中斷允許

·2-ADC10IFG：ADC10中斷標志位，如果ADC10MEM已經裝滿轉換結果，該位置1.當中斷申請唄接受后，它自動復位，可以由軟件復位。在使用DTC時，當完成一個數據塊的傳遞時，該位置1

0：無中斷產生 1：有中斷產生

·1-ENC：ADC10轉換使能位，用來控制是否進行轉換

0：ADC10禁止 1：ADC10使能

·0-ADC10SC：軟件可控的采樣/轉換控制位。ADC10SC和ENC必須用一條指令同時置1。ADC10SC位可自動復位

0：無采樣/轉換開始 1：開始采樣/轉換

1.4.3 ADC10CTL1：ADC10控制寄存器1

ADC10CTL1 ADC10控制寄存器1
15	14	13	12	11	10	9	8
INCHx				SHSx		ADC10DF	ISSH
7	6	5	4	3	2	1	0
ADC10DIVx			ADC10SSELx		CONSEQx		ADC10BUSY

·15~12-INCH：輸入通道選擇，用來選擇進行單次轉換的通道或序列轉換的最高通道，詳細見下面的表格

·11~10-SHS：采樣/保持輸入信號源選擇位
  00：ADC10SC位
  01：TimerA.OUT1
  10：TimerA.OUT0
  11：TimerA.OUT2
·9-ADC10DF：ADC10數據格式選擇位
  0：二進制格式（右對齊）  1：二的補碼格式（左對齊）
·8-ISSH：采樣/保持輸入信號反向控制位
  0：采樣輸入信號不反向  1：采樣輸入信號反向
·7~5-ADC10DIV：ADC10時鐘分頻選擇位，分頻系數=ADC10DIV+1
·4~3-ADC10SSEL：ADC10時鐘源選擇位
  00：ADC10OSC  01：ACLK  10：MCLK  11：SMCLK
·2~1-CONSEQ：轉換模式選擇位
  00：單通道單次轉換  01：序列通道單次轉換
  10：單通道多次轉換  11：序列通道多次轉換
·0-ADC10BUSY：ADC10忙標志位，該位指示采樣或轉換正在進行
  0：表明沒有正在進行的轉換  1：表明一個序列，采樣或者轉換正在進行

1.5 ADC10的采樣和轉換過程

圖1-2 ADC10采樣和轉換過程時序圖

首先是我們的四個采樣觸發源（ADC10SC和3個TimerA OUT）產生了觸發信號，也就是SHI信號產生了一個脈沖，此時采樣開始，SAMPCON信號也同時置高。然后采樣時鐘進行一段時間的計數，在計數時，SAMPCON保持高電平不變，在tsync+tsample時間后，采樣完成，此時停止采樣并進入到轉換階段。經過13個ADC10CLK時鐘后，轉換階段也完成了。

1.6 ADC10的四種轉換模式1.6.1 單通道單次模式

該模式對由INCH選擇的單通道進行一次采樣和轉換。ADC結果寫入到ADC10MEM。當ADC10SC觸發一次轉換時，連續的轉換也可以通過將ADC10SC置位來觸發。當使用其他任何觸發源來啟動轉換時，ENC必須在每次轉換間隔離，在ENC復位并再次置位前的采樣信號將被忽略。轉換流程見下圖：

1.6.2 序列通道單次轉換模式

該模式對一個序列的通道進行一次采樣和轉換。序列通道將自動選擇INCHx到A0作為當前通道。每個ADC結果都存放到ADC10MEM。最后一個通道也就是A0轉換完畢后序列轉換就結束。當ADC10SC啟動一次，連續的轉換也可通過設置ADC10SC位來啟動。當任何其他觸發源用來啟動轉換時，ENC必需在每次序列轉換間隔離，在ENC復位并再次置位前的采樣信號將被忽略。轉換流程見下圖：

1.6.3 單通道多次轉換模式

該模式對由INCHx選定的通道進行連續采樣和轉換。每次ADC轉換結果都存放到ADC10MEM中。轉換流程見下圖：

1.6.4 序列通道多次轉換模式

該模式對序列通道進行重復采樣和轉換。序列通道為從INCHx選擇的通道到A0。每次ADC結果都存放到ADC10MEM。通道A0轉換完成后序列轉換結束，下一個啟動信號重新啟動序列轉換。轉換流程見下圖：

1.7 ADC10編程實例1.7.1 實驗簡述

通過編寫程序，利用內部集成的溫度傳感器，將測得的溫度模擬量信號傳華為數字量信號，并通過LCD屏幕顯示出來。

完整的Word格式文檔51黑下載地址：

19. MSP430G2553內部ADC原理及例程說明.docx (572.6 KB, 下載次數: 109)

作者: blanker 時間: 2019-7-16 16:51
非常感謝，很有幫助

作者: xcnyw 時間: 2019-8-28 05:46
謝謝，學習430需要看看

作者: zyluglugl 時間: 2021-8-17 09:15
還是看不大懂呀，這寄存器理解起來有點難度！

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