Аналого-цифровой преобразователь с вычислительным модулем.

ВВЕДЕНИЕ

Аналого-цифровой преобразователь (ADC) с вычислительным модулем (ADC2) в 8-разрядном микроконтроллере Microchip имеет встроенные вычислительные функции, которые обеспечивают функции пост-обработки, такие как передискретизация, усреднение и низкочастотная фильтрация.
В этом техническом обзоре дается обсуждение функций ADC2, методов настройки и режимов работы.

 

БЛОК-СХЕМА МОДУЛЯ ADC2

На блок-схеме, показанной на рисунке 1, показан процесс преобразования аналоговых входных сигналов в цифровую форму. Схема разделена на несколько модулей: модуль выбора канала положительного сигнала, модуль выбора источника положительного и отрицательного опорного напряжения, модуля выбора источника тактовой частоты для преобразователя, модуль результата преобразования и модуль выбора источника запуска автоматического преобразования. Модуль выбора входного аналогового канала мультиплексируются в единую схему выборки и удержания аналогового сигнала. Выход модуля (схемы) выборки и удержания подключается к преобразователю, который генерирует двоичное представление аналогового сигнала. Когда АЦП работает с вычислительными функциями, результат преобразования будет передан на блок-схему вычислительной функциональности (см. Рис. 2) для последующей обработки. Результат последующей обработки затем оценивается с использованием расчета ошибок и сравнения пороговых значений.


Описание основных регистров АЦП

Условные обозначения:
R = бит считывания
W = записываемый бит
U = бит не используется, считывается как ‘0’
u = бит неизменяемый
x = бит начальное состояние неизвестно
-n/n = значение в POR и BOR/значение во всех остальных сбросах
‘1’ = бит установлен
‘0’ = бит очищен


Регистры настройки повторений цикла измерений.

ADRPT: регистр настройки цикла повторений измерений

R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0
ADRPT<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Этот регистр используется в режимах с фильтром нижних частот, вычисление пакетного среднего и вычисление среднего. Число записанное в этот регистр определяет количество измерений которую должен выполнить АЦП для начала обработки данных пороговой логикой. Этот регистр работаем в паре с регистром счетчиком ADCNT.

ADCNT: регистр счетчика повторений измерений

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADCNT<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Этот регистр используется в режимах с фильтром нижних частот, вычисление пакетного среднего и вычисление среднего. В этом регистре содержится текущее число измерений выполненных АЦП.


Выходные регистры фильтра низких частот вычислительного модуля.

В режимах Накопления, вычисление среднего или пакетного среднего (Accumulate, Average и Burst Average) содержащееся в них значение равно ADACC, смещенному по битам ADCRS заданных в регистре ADCON2. В режиме Фильтра низких частот (LPF) это выходной сигнал фильтра нижних частот.

ADFLTRH: регистр старшего байта фильтра АЦП

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x
ADFLTR<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADFLTRL: регистр младшего байта фильтра АЦП

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x
ADFLTR<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Регистр результата текущего измерения АЦП

Для ADFM = 0 – выравнивание результат влево

ADRESH: регистр старшего байта,  ADFM = 0

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADRESH<9:2>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADRESL: регистр младшего байта, ADFM = 0

R/W-x/u R/W-x/u U-0 U-0 U-0 U-0 U-0 U-0
ADRESL<1:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Для ADFM = 1 – выравнивание результат вправо

ADRESH: регистр старшего байта,  ADFM = 1

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R/W-x/u R/W-x/u
ADRESH<9:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADRESL: регистр младшего байта, ADFM = 1

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADRESL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Регистр хранения результат предыдущего измерения АЦП

ADPREVH: регистр старшего байта.

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x
      ADPREVH<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADPREVL: регистр младшего байта.

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x
ADPREVL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Содержаться предыдущие значение результата конвертирования АЦП
Если бит ADPSIS = 1:
В этом регистре храниться значение регистра ADFLTR в начале текущего преобразования АЦП.
Если бит ADPSIS = 0:
В этом регистре храниться значение регистра ADRES в начале текущего преобразования АЦП.

Примечание: Если ADPSIS = 0, ADPREVH и ADPREVL форматируются так же, как и ADRES, в зависимости от бит аADFM.


Регистр аккумулятора (накопительный регистр) АЦП

ADACCH: регистр старшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
      ADPREVH<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADACCL: регистр младшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADPREVL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

В этом регистре выполняются суммирование результатов вычислений АЦП.


Регистр задание порога вычисления для модуля пороговой логики

ADSTPTH: регистр старшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
      ADSTPTH<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADSTPTL: регистр младшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADSTPTL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

В зависимости от режима работы заданного байтами ADCALC, может использоваться для определения ADERR.


Регистры ошибки

ADERRH: регистр старшего байта.

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x
      ADERRH<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADERRL: регистр младшего байта.

R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x R-x
ADERRL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Ошибка ADC, от режима работы заданного байтами ADCALC регистра ADCON3.


Регистр задание порога вычисления для модуля пороговой логики, нижнее значение

ADLTHH: регистр старшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
      ADLTHH<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADLTHL: регистр младшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADLTHL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Регистр задание порога вычисления для модуля пороговой логики, вернее значение

ADUTHH: регистр старшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
      ADUTHH<15:8>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

ADUTHL: регистр младшего байта.

R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u R/W-x/u
ADUTHL<7:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

Регистры ADLTH и ADUTH сравниваются с регистром ADERR для установки битов ADUTHR и ADLTHR  в регистре ADSTAT. В зависимости от настройки битов ADTMD в регистре ADCON3 может быть вызвано прерывание результатами этого сравнения.


Регистр настройки режима автоматического запуска измерений АЦП.

ADACT: 

U-0 U-0 U-0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0 R/W-0/0
      ADACT<4:0>
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0
  • bit 7-5 Unimplemented: Читаются как ‘0’
  • bit 4-0 ADACT<4:0>: Биты выбора автоматического преобразования
    11111 = Программное обеспечение выполняет запись в регистр ADPCH
    11110 = Зарезервировано, не используйте
    11101 = Программное обеспечение выполняет чтение из регистра ADRESH
    11100 = Программное обеспечение выполняет чтение из регистра ADERRH
    11011 = Зарезервировано, не используйте
    *
    *
    *
    10000 = Зарезервировано, не используйте
    01111 = Interrupt-on-change Interrupt Flag
    01110 = выход компаратора C2
    01101 = выход компаратора C1
    01100 = выход модуля PWM4
    01011 = выход модуля PWM3
    01010 = запуск от модуля CCP2
    01001 = запуск от модуля CCP1
    01000 = выход пост делителя таймера TMR6
    00111 = переполнение таймера TMR5_overflow
    00110 = выход пост делителя таймера TMR4
    00101 = переполнение таймера TMR3_overflow
    00100 = выход пост делителя таймера TMR2
    00011 = переполнение таймера TMR1_overflow
    00010 = переполнение таймера TMR0_overflow
    00001 = Pin selected by ADACTPPS
    00000 = Авто запуск от внешнего события отключен

 


ИСТОЧНИК ВЫБОРА КАНАЛА

Регистр выбора входного канала АЦП (ADPCH) определяет, какой канал подключен к схеме выборки и удержания. Выбор источника входного сигнала не ограничивается внешними аналоговыми входами, сигналом может быть и выход периферийного устройства или внутреннего опорного напряжения. Информацию о списке доступных источников см. В техническом паспорте на выбранный микроконтроллер.

Примечание: Одновременно только один канал может быть выбран и преобразован в одном модуле АЦП.

ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Источник опорного напряжения задает диапазон входного напряжения АЦП. Он может быть внешним источником от входов VREF+/-, VDD, FVR или VSS. Положительные и отрицательные опорные напряжения выбирается с помощью битов выбора положительного (ADPREF) и битов выбора отрицательного опорного напряжения (ADNREF) регистра (ADREF) модуля АЦП.

Примечание. Обратитесь к листу данных устройства, поскольку некоторые устройства не имеют битов ADNREF.

Уравнение 1 показывает, как вычислить результат АЦП с помощью VREF+/- контактов. Важно отметить, что VREF+ всегда должен быть больше VREF-, а VREF- должен иметь значение, большее или равное нулю.

ИСТОЧНИКА ТАКТОВОГО СИГНАЛА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Преобразователь имеют несколько источников тактового сигнала, от может тактироваться либо от основного генератора, через делитель с кратностью от двух (то есть, 2, 4, 6, … 128), либо от выделенного внутреннего RC-генератора. Выбор источника тактового сигнала управляет бит (ADCS) в регистре управления (ADCON0) и биты выбора делителя частоты (ADCCS) регистра (ADCLK). Когда бит ADCS очищен, АЦП тактируется от FOSC в соответствии со значением делителя ADCCS (см. Уравнение 2).
Желаемого тактовая частота АЦП должен соответствовать характеристикам синхронизации преобразования АЦП, предусмотренные в паспорте выбранного микроконтроллера. Когда бит ADCS установлен, АЦП тактируется от внутреннего RC-генератора FRC.

ТРЕБОВАНИЯ АЦП К ВРЕМЕНИ СБОРА ДАННЫХ

Время сбора данных – это время, необходимое АЦП для захвата входного напряжения во время выборки. Для того, чтобы АЦП соответствовал заданной точности, конденсатор образца и удерживания (CHOLD) должен иметь достаточное время для установления уровня напряжения входного канала до начала фактического преобразования. Если для сбора данных недостаточно времени, преобразование будет неточным. На время сбора данных влияет множество факторов. Это следующие: CHOLD, импеданс промежуточных соединений (RIC), выходной импеданс аналогового источника (RS) и импеданс переключателя (RSS). Максимальный рекомендуемый импеданс для аналоговых источников в 10-битном и 12-битном АЦП составляет 10 кОм и 4,4 кОм соответственно. См. Спецификацию конкретного устройства в отношении уравнения, которое вычисляет минимальное время сбора данных для конкретного приложения.

ИСТОЧНИК ТРИГГЕРА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Триггер автоматического преобразования позволяет системе планировать последовательности сбора и преобразования без вмешательства программного обеспечения. Когда возникает нарастающий фронт выбранного источника, бит ADGO устанавливается. Источники для триггера автоматического преобразования можно найти в листе данных устройства. В приложении эти источники, запуска автоматического преобразования, можно использовать для установки периода выборки АЦП. Источник автоматического преобразования выбирается с использованием регистра управления, триггером автоматического преобразования АЦП, (ADACT).

НЕПРЕРЫВНЫЙ РЕЖИМ RETRIGGER

RETRIGGER непрерывного режима можно включить, установив бит разрешения непрерывной работы A/D (ADCONT) регистра ADCON0 в «1» (ADCONT = 1). Включение непрерывного режима, позволяет начать автоматическое повторение выборки после проверки порога. В этом режиме бит состояния преобразования (ADGO) регистра ADCON0 остается установленным до тех пор, пока не будут выполнены пороговые условия в соответствии с выбранным в ADTMD и битом прерывания прерывания A/D (ADSOI) регистра ADCON3.

SLEEP MODE (РЕЖИМ СНА)

Работа модуля АЦП2 в спящем режиме требуется использовать специальный источник тактового сигнала – RC-генератор (FRC). Когда преобразование будет завершено, устройство проснется, если прерывание АЦП включено. Если прерывание АЦП отключено, устройство останется в режиме сна.

Во время сна, когда источник синхронизации настроен на FRC, при получении активации с внешнего триггера АЦП выполнит преобразование и установит бит флага прерывания (ADIF). Если во время сна при получении активации с внешнего триггера, когда источник синхронизации установлен на что-то иное, кроме FRC, триггер запоминается, но преобразование не начинается, пока устройство не выйдет из режима сна.

ОСОБЕННОСТИ ЕМКОСТНОГО ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ (CVD)

Одной из особенностей модуля ADCC является CVD. CVD использует конденсаторы в качестве компонентов для цепи делителя напряжения. На рисунке 3 показана блок-схема аппаратной части CVD модуля ADCC. Эта функция ADCC позволяет пользователю выполнять относительное измерение емкости на любом канале АЦП с использованием внутреннего АЦП CHOLD в качестве эталона.
CHOLD и внешний емкостной датчик, подключенный к выбранному аналоговому каналу, предварительно заряжаются до VDD или VSS в зависимости от выбранного бита полярности предварительной зарядки (ADDPOL) регистра ADCON1, а цепь между CHOLD и внешним емкостным датчиком отключен. Время, в течение которого происходит эта зарядка, зависит от значения, установленного в регистре ADPRE. Эта предварительная зарядка активируется путем записи ненулевого значения в регистр ADPRE. Если ADPRE установлен на «0», когда начинается преобразование АЦП, этап предварительной зарядки пропускается.
Этап сбора представляет собой измеренное время для напряжения CHOLD для зарядки или разряда с выбранного аналогового канала. Во время сбора данных между предварительно заряженным CHOLD и выбранным аналоговым каналом образуется емкостной делитель напряжения, в то время как выбранный аналоговый канал подключен к CHOLD. В результате, заряд между CHOLD и внешним емкостным датчиком, подключенным к выбранному аналоговому каналу, теперь распределен равномерно. После того, как перенос заряда стабилизирован, напряжение CHOLD измеряется ADCC и используется для определения емкости емкости внешней емкости.
Еще одна уникальная особенность оборудования CVD – дополнительная дополнительная емкость, которую можно добавить параллельно с CHOLD. Эта дополнительная емкость может быть выбрана через регистр выбора дополнительного конденсатора ADC (ADCAP). Он используется в приложениях CVD, улучшая соответствие между внутренней и внешней емкостью для лучшей чувствительности.

ЗАЩИТНОЕ КОЛЬЦО ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ

Модуль ADCC также оснащен защитным кольцом (см. Рис. 4), который поддерживает аппаратное CVD. Два цифровых выхода и соответствующие резисторы делителя напряжения, используются для управления напряжением защитного кольца. Цепь защитного кольца, используется для генерации сигнала в фазе с сигналом чувствительности CVD для минимизации влияния паразитной емкости на чувствительные электроды. Он также может использоваться в качестве взаимного привода для взаимного емкостного зондирования. Для получения дополнительной информации об активном защите и взаимном приводе см. Примечание к применению AN1478 «Методы mTouch ™ Sensing Solution для емкостного делителя напряжения» (DS01478).
ADCC обеспечивает два выхода защитного кольца, контакты ADGRDA и ADGRDB. Для устройства, имеющего выбор периферийных выводов (PPS), ADGRDA и ADGRDB могут быть переназначены на любые выходные выводы, используя регистр выбора выхода PPS (RxyPPS).
«Rxy» в RxyPPS является держателем места для идентификатора штыря (например, RB0PPS = 0x24 и RB1PPS = 0x25), где RB0 сконфигурирован как выходной вывод ADGRDA и RB1 в качестве выходного вывода ADGRDB. Обратите внимание, что значения селектора для PPS ADGRDA и ADGRDB зависят от устройства.

Таблица 1: Режим вычисления ошибки, от режима выбранной работы.

ADCALC  Расчет ошибки
Режим работы
ADDSEN = 0
Режим одиночной выборки
ADDSEN=1
CVD Режим двойной выборки(1) 
000 ADRES-ADPREV ADRES-ADPREV Первая производная единичного измерения(2)
First derivative of single measurement
Фактический CVD результат в CVD(2)
Actual CVD result in CVD
001  ADRES-ADSTPT (ADRES-ADPREV)-ADFLTR Фактический результат по сравнению с заданным значением
Actual result vs. setpoint
010  ADRES-ADFLTR (ADRES-ADPREV)-ADFLTR Фактический результат по сравнению с усредненным/отфильтрованным значением
Actual result vs. averaged/filtered value
011   Зарезервировано
100  ADPREV-ADFLTR ADPREV-ADFLTR Первая производная отфильтрованного значения (3) отрицательная
First derivative of filtered value negative
101  ADFLTR-ADSTPT  ADFLTR-ADSTPT Среднее/отфильтрованное значение по сравнению с заданным значением
Average/filtered value vs. setpoint
110 Зарезервировано
111  Зарезервировано

Примечание:

  1. Когда ADPSIS = 0, значение из (ADRES-ADPREV) равно (S2-S1).
  2. Когда ADPSIS = 0.
  3. Когда ADPSIS = 1.

Вычисленный результат сохраняется в ADERR, который можно сравнить с выбранным верхним или нижним порогом. Эти два пороговых значения могут быть установлены путем изменения регистров верхнего уровня ADC (ADUTH) и регистров нижнего порога ADC (ADLTH). Результат true, основанный на сравнении, показанном в таблице 2, вызовет прерывание. Этот пороговый тест выбирается через биты выбора режима порогового прерывания (ADTMD) регистра ADCON3.

Таблица 2: Режим прерывания от условия порога.

ADTMD Условие прерывания  Выходы компаратора
ADERR<ADLTH    ADERR>ADUTH
000 Нет прерываний       
001 Ошибка < Нижний порог  True     
010 Ошибка Нижний порог  False    
011 Ошибка между порогами  False  AND False 
100 Ошибка вне пороговых значений  True  OR True 
101 Ошибка Верхний порог      False 
110 Ошибка > Верхний порог      True 
111 Прерывание для всех данных       

Режимы вычислений

Задаются битами ADMD<2:0>: в регистре ADCON2:

  • ADMD<2:0> Режимы работы
    111-101 = Зарезервировано
    100 = Low-pass Filter mode (режим фильтра нижних частот)
    011 = Burst Average mode (режим вычисления среднего из пакетного измерения)
    010 = Average mode (режим вычисления среднего)
    001 = Accumulate mode (режим накопления)
    000 = Basic (Legacy) mode (Основной (устаревший) режим)

Базовый режим

Основной режим работы АЦП2 имитирует работу устаревших АЦП. В этом режиме логика аккумулятора не активна. Это означает, что значения регистров A/D Accumulator (ADACC) и A/D Repeat Count (ADCNT) не используются на протяжении всей операции, и регистр ADRES используется во всех режимах. Базовый режим АЦП2 выбирается путем установки битов выбора режима работы (ADMD) регистра управления 2 (ADCON2) на 0 (ADMD = 000). При использовании функции автоматического запуска модуля выборка ввода может быть легко вызвана другими периферийными устройствами и внешними источниками. Результат преобразования можно сравнить с пороговой уставкой, которая может инициировать бит флага прерывания аналого-цифрового преобразователя (ADTIF) регистра PIR1.
На рисунке 5 показан результат преобразования ADC в базовом режиме с использованием разных частот дискретизации.

Пример обработки данных измерения (с использованием MCC)

В функцию прерывания ADCC_ISR(), добавить выражение rezizm= ADCC_GetConversionResult();

В переменной rezizm будем получать данные измерения.


Режим накопления

Режим Накопления для ADC2 выбирается путем установки битов ADMD регистра ADCON2 в 1 (ADMD = 001). В этом режиме цифровое представление аналогового входного сигнала в 10-битном или 12-битном регистре ADRES накапливается в 16-битном или 18-битном регистре ADACC соответственно. С каждым образцом ADCNT увеличивается, указывая количество накопленных проб. Значение ADCNT насыщается на 255 образцах и не сбрасывается в ноль. Поскольку значение, накапливаемое в ADACC, является 10-битным или 12-разрядным значением ADRES, ADACC может переполняться после всего лишь 64 выборок. Это событие вызовет бит переполнения АЦП (ADAOV) регистра состояния ADSTAT.
Накопленное значение может быть сдвинуто вправо до шести раз, изменив значение выбора вычисления сдвига в право накопленного значение битов (ADCRS) регистра ADCON2. Это означает, что накопленное значение эффективно делится на два (2ADCRS). Результат сдвинутого накопленного значения сохраняется в регистре ADFLTR. Таблица 3 показывает пример данных режима Аккумулятора с 10-разрядным регистром ADRES.

Таблица 3: ПРИМЕР РЕЖИМА НАКОПЛЕНИЯ.

ADCNT

счетчик выполненных измерений АЦП

ADCRS

заданный сдвиг результата измерения (вправо)

VINPUT

входное напряжение

10-bit ADRES

значение в регистре

16-bit ADACC

значение в регистре

16 bit ADFLTR

значение в регистре от выполнения операции сдвига в право числа хранящегося в регистре ADACC

1 3 2.5V 514 514 64
2 3 2.5V  514 1028 128
3 3 2.5V  514 1542 192
4 3 2.5V  514 2056 257
5 3 2.5V  514 2570 321
6 3 2.5V 514 3084 385
7 3 2.5V  514 3598 449
8 3  2.5V  514  4112 514

Пример обработки данных измерения (с использованием MCC)

Режим накопление измеренных данных с вычислением среднего программным обеспечением

Если задать сдвиг равный 3, это деление значения аккумулятора на 8 и читать данные из регистра ADFLTR, при этом цикл измерения сделать равным 8


Режим вычисления среднего

Режим вычисления среднего АЦП2 выбирается путем установки битов ADMD регистра ADCON2 в 2 (ADMD = 010). Этот режим похож на режим Накопления, в котором ADACC накапливает образцы данных и приращения ADCNT с каждым образцом, за исключением того, что количество сэмплов, накапливаемых в этом режиме, соответствует значению, установленному в регистре настройки повторения A/D (ADRPT). Когда ADCNT равно ADRPT, значение, хранящееся в регистре фильтра ADC (ADFLTR), становится средним значением входного сигнала. Фактически, значение, сохраненное в ADFLTR, является результирующим фактором ADACC и ADRPT. Среднее значение входного напряжения может быть правильно рассчитано, когда ADRPT равно Уравнению 3. Когда ADCNT превышает значение ADRPT, регистры ADCNT и ADACC сбрасываются автоматически, чтобы снова накапливать образцы данных. В таблице 4 показаны образцы данных для режима усреднения, где ADCRS равно двум, а ADRPT равно четырем. Это означает, что для получения среднего значения будут накапливаться четыре отсчета, а затем по пятому образцу аккумулятор автоматически очищается, как показано на рисунке 6.

Уравнение 3: Вычисление значения для регистра ADRPT

ADRPT = ADACC >> 2ADCRS

Таблица 4: Пример режима усреднения.

ADCRS

заданный сдвиг результата измерения (вправо)

ADRPT

заданное значение для вычисления среднего 4 измерения

SAMPLE ADCNT

счетчик выполненных измерений АЦП

10-bit ADRES
результат измерения

ADACC

ADACC = ADACC + ADRES 

ADFLTR

ADFLTR = ADACC >> 2ADCRS

2 4 0 1 518 518 129
2 4 1 518 1036 259
2 4 2 516 1552 388
2 4 3 517 2069 517
2 4 4 1 517  518 129
2 4 5 2 517 1035 258
2 4 6 3 5174 1552 388
2 4 7 4 518 2070 517
2 4 8 517 517 129
2 4 9 516 1033 258

Пример, 32 измерений вычисление среднего значения.

Настройка АЦП (автозапуск от таймера TMP0), используем прерывания от модуля вычислений.

В прерывание ADCC_ThresholdISR добавим чтение регистров фильтра ADFLTR.


Режим взрывного (пакетного) среднего

Как и режим усреднения, режим (Burst Average) взрывного среднего усредняет входной сигнал, за исключением того, что выборка выполняется быстро после одного триггера (см. Рис. 7). Это означает, что в одном преобразовании все образцы данных накапливаются до установленного ADRPT, и когда ADCNT соответствует установленному значению ADPRT, достигается среднее значение входного сигнала. Как только среднее значение пакета достигнет, может быть выполнено сравнение порогового значения. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Пороговое сравнение». Section “Threshold Comparison”. Следовательно, ADTIF может появляться только в конце выборки полного пакета. Режим взрывного среднего выбирается путем установки битов ADMD в регистре ADCON2 в 3 (ADMD = 011). Таблица 5 показывает выборку данных для режима пакетного среднего.

Таблица 5: Пример работы режима взрывного (пакетного) среднего.

SAMPLE TRIGGER ADCNT ADCRS ADRPT 10-bit ADRES ADACC ADFLTR
1-8 1 8 3 207 1655 206
9-16 2 8 3 207 1653 206
17-24 3 8 3 8 206 1653 206
25-32 4 8 3 8 207 1653 206
33-40 5 8 3 8 207 1652 206
41-48 6 8 3 8 207 1653 206
49-56 7 8 3 8 206 1654 206
57-64 8 8 3 8 206 1652 206
65-72 9 8 3 8 206 1655 206
73-80 10 8 3 8 207 1654 206

Пример настроим на получение данных среднего из 32 измерений.

Все настройки как и в предыдущем примере, только режим пакетного среднего. Смысл его прост, при получении запуска от внешнего устройства (триггера) АЦП выполняет заданное количество измерений в регистре ADRPT, потом автоматически вычисляется среднее которое мы можем получить во время прерывания функции ADCC_ThresholdISR.

Например, запуск настроен на 10 мс от таймера TMP0.

Как выглядит сам процесс измерения, каждый строб это прерывание по окончанию процесса конвертирования АЦП.


Режим фильтра нижних частот

Фильтр нижних частот пропускает сигналы с частотами ниже его обрезания и ослабляет частоты выше его отсечки. Этот режим выбирается путем установки битов ADMD регистра ADCON2 в 4 (ADMD = 100). ADCRS определяет порядок фильтра нижних частот. Учитывая значение радиана в таблице 6, частоту среза (коэффициент усиления @ – 3dB) можно рассчитать, используя уравнение 4.

На рисунке 8 показано усиление графика кодирования 10-разрядного низкочастотного фильтра ADCC с использованием интервала T выборки 1/960 Гц. Эта цифра представляет собой фактические 10-битные данные АЦП и демонстрирует выборки и эффект квантования.


Таблица 6: Примеры частоты фильтра.

ADCRS Radian Value @
-3 dB Gain
(radian)
Gain @ f=1/2T
(dB)
T (3)
(sec)
Fcutoff
(3)
(Hz)
FNyquist = 1/2T(3)
(Hz)
1 0.72 -9.5 1/960 Hz 110.01 480
2 0.284 -16.9 1/960 Hz 43.39 480
3 0.134 -23.5 1/960 Hz 20.47 480
4 0.065 -29.8 1/960 Hz 9.93 480
5 0.032 -36 1/960 Hz 4.89 480
6 0.016 -42 1/960 Hz 2.44 480

Примечание:

  1. Не все значения поддерживаются на всех устройствах.
  2.  T = интервал выборки (сек).
  3. Т, Fcutoff и FNyquist являются примерами.


Сводная таблица режимов.

Таблица 7: ADC2 резюме результатов вычисления.

Режим ADMD  Обстоятельство
очистки бит
Значение после завершения Trigger Значение при прерывании ADTIF
 ADACC

и

ADCNT

ADACC   ADCNT ADAOV ADFLTR ADCNT 
Базовый ADACLR = 1  без изменений  без изменений  n/a n/a подсчет
Накопительный ADACLR = 1  S+ADACC
или
(S2-S1) + ADACC 
ADCNT+1, но не
более 255 
ADACC
переполнение
ADACC/2ADCRS подсчет 
Среднее ADACLR = 1

или
ADCNT ≥ ADRPT в
ADGO установить
или перезапустить 

S+ADACC
или
(S2-S1) + ADACC 
ADCNT+1, но не
более 255 
ADACC
переполнение
ADACC/2ADCRS подсчет 
Взрывное
(пакетное)
среднее
3 ADACLR = 1

или
ADGO установить
или перезапустить 

Каждое повторение: то же, что и Среднее
Окончание с сумма всех выборок 
Каждое повторение: то же, что
и Среднее
Окончание
ADCNT = ADRPT 
ADACC
переполнение
ADACC/2ADCRS ADRPT 
Фильтр
нижних
частот
ADACLR = 1  S + ADACC – ADACC/2ADCRS
или
(S2 – S1) + ADACC – ADACC/2ADCRS 
ADCNT+1, но не
более 255 
ADACC
переполнение
Отфильтрованное значение подсчет 

Естественно все возможности нового модуля АЦП в этой краткой статье разобрать не получиться, но главные возможности с нее вынести надеюсь можно.


Описание в pdf 

Icon

Analog-to-Digital Converter with Computation Technical Brief - русское описание 1.08 MB 41 downloads

Аналого-цифровой преобразователь (ADC) с вычислительным...



Это может быть интересно

  • Простой цифровой милливольтметр постоянного токаПростой цифровой милливольтметр постоянного тока
    Простой цифровой вольтметр постоянного тока. Три диапазона измерений с автоматическим переключением 1 – 0,001 – 0,999 V, 2 – 0,01-9,99 V, 3 – 0,1-99,9. Четыре управляемых выхода с возможностью задания функции контроля и времени реакции на …
  • Проект с использованием MCC часть 08Проект с использованием MCC часть 08
    И так создадим проект в котором при помощи двух кнопок мы сможем управлять яркостью светодиодов. При использовании МСС у нас лафа полная, добрые дяди с Microchipa подготовили функции, которыи позволяет …
  • Простой сенсорный регулятор светаПростой сенсорный регулятор света
    Простой сенсорный регулятор. Проект – 2007 года. Регулятор выполнена на микроконтроллере PIC12F683 и имеет минимальное количество элементов. Выполняет стандартные функции, включение выключение света, изменение яркости, запоминание последнего установленного уровня и быстрое …
  • Часы-кухонный таймерЧасы-кухонный таймер
    Каждая кухня должна иметь кухонный таймер, который позволяет напоминать хозяйке когда проходить определенный промежуток времени. Например, печем пирог, варим яйца… , чтобы не смотреть постоянно на часы, установим таймер и через заданный …
  • ch-4050 – дифференциальный терморегуляторch-4050 – дифференциальный терморегулятор
    ch-4050 – это не новая модель, это расширенная версия универсального терморегулятора ch-4000. Различия коснулись в появлении новой функции дифференциального регулирования. Это вид регулирования по разности температур измеренного двумя датчиками. Теперь …
  • Сумеречное релеСумеречное реле
    Реле управления освещением, датчик день-ночь – одним словом фотореле для управления освещением или формирования сигнала для системы умный дом о понижении или повышении освещенности относительно заданного уровня. Реле выполнено по классической схеме, конденсаторный блок питания, от сети переменного тока 220 вольт. …
  • Мониторинг температурыМониторинг температуры
    Настоящий проект создан как обучающий с применением библиотек ds18b20 и LCDHD44780 и компилятора Microchip MPLAB XC8 C Compiler V1.12. Если необходимо иметь информацию по состоянию температуры в помещении или в здании, с количеством до 6 точек (16), то вы сможете …
  • Мультизоновый индикатор-терморегулятор ch-c3010Мультизоновый индикатор-терморегулятор ch-c3010
    Часто возникает необходимость получить информацию по температуре с множества точек контроля. Вам необходимо знать температуру в комнате, в коридоре,  температуру на улице, а в погребе (или на балконе) не только …
  • Униполярный шаговый двигательУниполярный шаговый двигатель
        В приводах различных устройств часто применяются шаговые двигатели, Шаговый двигатели различают двух типов униполярные – когда обмотки коммутируются током текущим только в одну сторону, например при помощи обычных …
  • УКВ – радиоприем, часть 2УКВ – радиоприем, часть 2
    Пришло свободное время решил вторую часть проекта реализовать (правда есть мысль и третью с использование цветного OLED и функцией ch-светомузыки, но это только задумка… Для понимания функций интегрального приемника RDA5807FP читайте …


Share →

Copyright © Catcatcat 2013-2017. Все права защищены.
Копирование разрешается только с указанием активной ссылки на правообладателя.

e-mail: catcatcat.electronics@gmail.com