飞思卡尔单片机-AD功能模块课件

模数转换ATD模块A/D转换的基本概念模数转换定义： 将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号模数转换ATD模块A/D转换的基本概念1模数转换精度 模数转换精度是指二进制的位数。9S12的AD模块有两种精度可选:8位精度（0—255）10位精度（0—1023）（2）转换速率：完成一次由模拟转换成数字所需的时间的倒数。（3）采样时间：两次转换之间的间隔。采样速率必须小于或等于转换速率。模数转换精度29S12的A/D模块主要特性8位/10位可选择的转换精度5/256=速度快每进行一次10位的转换，仅仅需要7uS采样时间可编程左对齐/右对齐的数据格式，有符号/无符号的转换结果；转换完毕可产生中断；使用PAD7外部触发控制。大部分的freescale的MCU都带有内置的AD转换模块。9S12的A/D模块主要特性8位/10位可选择的转换精度大部3转换完毕中断转换队列长度1-8（或1-16）不间断转换模式多通道扫描转换完毕中断4AD口。ATD子系统输入或通用输入引脚。复位后默认为通用I/O输入引脚并且只能做输入对应于两个独立的ATD模块：ATDm(m=0或1)。9S12的A/D模块外部引脚AD口。ATD子系统输入或通用输入引脚。复位后默认为通用I/5VDDA（59）、VSSA（62）：A/D模块提供电源。实验板上，VDDA接到VCC，VSSA接到GND。单独的供电引脚，可以不受其他模块的影响。VRH（60）、VRL（61）：A/D转换模块的参考高电压和参考低电压。模拟输入信号的电压值在VRH---VRL之间才能得到正确的转换结果VRH应大于VRL，且VRH和VRL应在VDDA-VSSA之间。AN6/PAD6-AN0/PAD0（51-57）：模拟量输入通道6-0，通用数字输入端口。不可以被用作外部触发引脚。AN7/ETRIG/PAD7（58）：模拟量输入通道7，通用数字输入端口。它也可以被配置为A/D转换的外部触发引脚。VDDA（59）、VSSA（62）：6寄存器4个控制寄存器ATDCTL2、3、4、52个状态寄存器ATDSTAT0、18个结果寄存器ATDDRx寄存器4个控制寄存器7控制寄存器2—ATDCTL2电源、中断、外部触发ADPU：A/D模块的电源管理1=正常模式0=低功耗模式AFFC：标志位快速清零。1=对转换结果寄存器访问会自动清除标志位0=正常模式，访问结果寄存器前读状态寄存器1可以清除转换完成标志CCF。控制寄存器2—ATDCTL2电源、中断、外部触发8控制寄存器2—ATDCTL2AWAI1=等待时进入低功耗模式，0=等待时ATD保持运行。ETRIGLE、ETRIGP：外部触发的边沿/极性控制。ETRIGE：上两位的使能位。允许在PAD7输入外部触发信号，允许在外部触发到来的同时进行采样和AD转换。1=允许，0=禁止。注意：当使用外部触发式，ATD通道7将不能作为AD转换通道来使用控制寄存器2—ATDCTL2AWAI9控制寄存器2—ATDCTL2ASCIE：A/D队列转换完成中断允许。1=允许，并使标志位ASCIF=10=禁止。ASCIF：A/D队列转换完成中断标志。如果ASCIE=1，此标志位和SCF拥有相同的含义。此位只能读取到0，写入无效。控制寄存器2—ATDCTL2ASCIE：A/D队列转换完成中10控制寄存器3—ATDCTL3S8C、S4C、S2C、S1C：定义转换队列的长度。默认长度为4。控制寄存器3—ATDCTL3S8C、S4C、S2C、S1C：11控制寄存器3—ATDCTL3FIFO：结果寄存器先进先出模式。1=FIFO模式，转换结果是连续存放的0=非FIFO模式，转换结果放在对应的寄存器中。FRZ1、FRZ0：背景调试冻结模式允许。这两个控制位就决定了，当遇到断点时，A/D模块怎样反应。控制寄存器3—ATDCTL3FIFO：结果寄存器先进先出模式12控制寄存器3—ATDCTL3FRZ1、FRZ0：背景调试冻结模式允许。这两个控制位就决定了，当遇到断点时，A/D模块怎样反应。控制寄存器3—ATDCTL3FRZ1、FRZ0：背景调试冻结13控制寄存器4—ATDCTL4转换频率的预分频因子、采样时间和AD转换的精度。SRES8：转换精度选择。1=8位精度（0~255）0=10位精度（0~1023）控制寄存器4—ATDCTL4转换频率的预分频因子、采样时间和14控制寄存器4—ATDCTL4SMP1、SMP0：采样时间选择。采样时间分为两个阶段第一阶段长2个AD时钟周期第二阶段由SMP1、SMP0决定控制寄存器4—ATDCTL4SMP1、SMP0：采样时间选择15控制寄存器4—ATDCTL4PRS4、PRS3、PRS2、PRS1、PRS0：A/D时钟分频因子的选择。A/D时钟的计算公式如下图。最高可达总线时钟的一半。注意，A/D模块的时钟频率要在500KHz和2MHz之间，所以在选择分频因子时一定要注意。控制寄存器4—ATDCTL4PRS4、PRS3、PRS2、P16控制寄存器5—ATDCTL5DJM：16位结果寄存器数据的对齐方式。1=右对齐；0=左对齐。DSGN：结果寄存器中数据有无符号。1=有符号，0=无符号。SRES8、DJM和DSGN三位配合起来使用，决定了结果寄存器中数据的格式，一共有8种情况。控制寄存器5—ATDCTL5DJM：16位结果寄存器数据的对17飞思卡尔单片机-AD功能模块课件18控制寄存器5—ATDCTL5SCAN：连续转换队列的模式。此位定义了A/D转换是连续进行还是只进行一次。1=连续队列转换0=单次队列转换。控制寄存器5—ATDCTL5SCAN：连续转换队列的模式。此19控制寄存器5—ATDCTL5MULT0时：单个通道采样。ATD的队列控制器只从指定的输入通道进行采样，可以使用ATDCTL5寄存器中的CC、CB和CA三位来指定需要采样的模拟量输入通道。S8C、S4C、S2C和S1C控制位来指定转换次数。1时：对多个的通道进行采样。每次采样的通道数量由S8C、S4C、S2C和S1C控制位来指定，第一个采样通道由CC、CB和CA控制位来指定，其它采样通道由通道选择码CC、CB和CA的增加来决定。对ATDCTL5进行写操作会终止当前队列的转换，开始一个新的队列转换。控制寄存器5—ATDCTL5MULT20状态寄存器0—ATDSTAT0SCF：队列完成标志。置1条件：当一个队列转换完毕后置位；如果处在SCAN模式，则每次转换完毕都置位。清0条件：对此位写1；写ATDCTL5，开始一个新的对列；ATDCTL2的AFFC=1（标志快速清除）且读结果寄存器。状态寄存器0—ATDSTAT0SCF：队列完成标志。21状态寄存器0—ATDSTAT0ETORF：外部触发溢出标志。置位条件：处于边沿触发模式时，如果第一个边沿触发的队列转换正在进行，而这时却检测到了第二个有效的边沿。清零条件：对此位写1；写控制寄存器2、3或4，终止当前队列；写控制寄存器5，开始一个新队列。状态寄存器0—ATDSTAT0ETORF：外部触发溢出标志。22状态寄存器0—ATDSTAT0FIFOR：FIFO溢出标志。1=有FIFO溢出，0=无FIFO溢出。如果转换完成标志（CCF）在没有被清零时结果寄存器被写入新值（覆盖），则置位。清零条件：对此位写1；写控制寄存器5，开始一个新队列。CC2、CC1、CC0：转换计数器。代表了哪个结果寄存器将要接收当前转换的结果。非FIFO模式（FIFO=0），这3位的初始值为0，计数完成后又会回到初始值。FIFO模式（FIFO=1），转换计数器处于循环计数状态。状态寄存器0—ATDSTAT0FIFOR：FIFO溢出标志23状态寄存器1—ATDSTAT1CCFx：1=完成队列中的第x个转换；在完成队列转换中的某个AD转换时，相对应的CCFx位就会被置位，结果存储在ATDDRx中。0=转换未完成。清零条件：写控制寄存器5，开始一个新队列；AFFC=1，对结果寄存器访问；AFFC=0，首先读状态寄存器1，然后访问结果寄存器。状态寄存器1—ATDSTAT1CCFx：24输入允许寄存器--ATDDIENIENx：通道x输入数字允许。这8个控制位控制了从输入端口到数据寄存器的数字输入缓冲区。1=缓冲区有效；0=无效。当端口作为模拟量输入端口时，也可以打开数字缓冲区，但是会增加功耗。输入允许寄存器--ATDDIENIENx：通道x输入数字允25数字输入寄存器PORTADPTADx：A/D模块的第x个通道（ANx）的数字输入。当对应通道的数字输入允许时，此位返回了相应引脚上的电平逻辑值。注意，引脚上的电平必须和VRH或VRL匹配，否则将返回一个不确定的值。如果响应通道的输入缓冲区无效（IENx=0），读取操作只返回1。注意，PORTAD端口模拟量和数字量是可以复用的。当输入模拟量时，会把模拟信号直接送到A/D转换器；当输入数字量时，会把外部数字信号送到PORTAD寄存器以供读取。数字输入寄存器PORTADPTADx：A/D模块的第x个26飞思卡尔单片机-AD功能模块课件27A/D转换结果寄存器—ATDDRxATDDR0—ATDDR7：0—7通道的结果寄存器。A/D转换的结果需要从这几个寄存器中读取。每个16位寄存器可以分成2个8位的寄存器来读取，分别为ATDDRxH和ATDDRxL。注意转换结果在这8个16位寄存器中的存储格式。以10位左、右对齐为例：左对齐10位数据右对齐10位数据另外还要注意有符号数据和无符号数据的区别。A/D转换结果寄存器—ATDDRxATDDR0—ATDDR728A/D模块的中断系统ATD模块只有一个中断源--队列转换完毕中断ATDCTL2寄存器ASCIE：A/D队列转换完成中断允许。SCF：A/D队列转换完成中断标志。A/D模块的中断系统ATD模块只有一个中断源--队列转换完毕29利用MCU的ATD模块进行AD转换实验。ATD通道0接电位器，通过通道0采集模拟量。实例利用MCU的ATD模块进行AD转换实验。ATD通道0接电位器30unsignedintresult;voidmain(void){ EnableInterrupts; ATD0CTL2=0x80;//使能AD，正常清除标志,不使用外部触发 ATD0CTL3=0x08;//只转换一个通道 ATD0CTL4=0x25;//10位精度，12分频

ATD0CTL5=0xb0;//右对齐，无符号，扫描模式，使用通道0 for(;;) { while(!ATD0STAT0_SCF);//等待当前队列转换完成

result=ATD0DR0; //读结果寄存器中的值以便使用 ATD0STAT0_SCF=1; //清除队列完成标志 /*以下是其他代码*/ }}unsignedintresult;31练习通道15，即ATD1的07通道。练习1：采用查询方式，只转换一个通道，队列长度为1，非FIFO模式，10位精度，12分频，右对齐、无符号、扫描模式不断转换。练习2：采用中断方式，只转换一个通道，队列长度为1，非FIFO模式，8位精