MAXQ3120中模數(shù)轉(zhuǎn)換器在輪詢模式下的使用

在設(shè)置中斷優(yōu)先級比較麻煩或者中斷固有的不可預(yù)測性不好處理的應(yīng)用中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）工作在輪詢模式下要比工作在中斷驅(qū)動模式下更適合。本應(yīng)用筆記詳細(xì)論述了MAXQ3120微控制器的16位Σ-Δ ADC工作在輪詢模式下時需要注意的一些事項。用匯編語言源代碼演示了輪詢模式的實現(xiàn)方法。

　　概述

　　MAXQ3120是第一款集成了雙通道、16位Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) (圖1)的MAXQ微控制器。該ADC使這款微控制器尤其適用于單相電表，同時也適用于任何需要高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場合。對于設(shè)置中斷優(yōu)先級比較麻煩或者中斷固有的不可預(yù)測性不好處理的應(yīng)用，ADC最好工作在輪詢模式下而不是中斷驅(qū)動模式下。
         

　　                                              圖1. ADC功能框圖

       該應(yīng)用筆記闡述了MAXQ3120的ADC工作在輪詢模式下時的使用情況，并討論了編程注意事項。給出了ADC的一個特定代碼實例。對MAXQ3120乘法-累加器(MAC)的用法和LCD驅(qū)動器性能也進(jìn)行了說明。在這個實例中，MAC完成ADC輸出的簡單求和(和隨后的求平均值運算)，并由LCD顯示平均轉(zhuǎn)換結(jié)果。

       本文所給出的代碼實例是針對MAXQ3120編寫并經(jīng)過測試的，但也可以在包含相似資源的其他相關(guān)MAXQ器件上運行。該例程代碼的整個開發(fā)環(huán)境采用MAX-IDE 1.0版本和MAXQ3120評估板硬件版本B。

　　
編程注意事項

　　當(dāng)MAXQ3120的ADC工作在輪詢模式下時，軟件設(shè)計應(yīng)考慮轉(zhuǎn)換器的以下幾個特性：第一，設(shè)計者必須了解ADC控制寄存器(ADCN)中各個位的意義和用法。表1列出了該寄存器的各個位，每一位的功能說明如表2所示。當(dāng)一個ADC輸出值準(zhǔn)備就緒時，硬件將ASR1或ASR0位置1。此時軟件可以從ADC的輸出寄存器(AD1或AD0)中讀取一個帶符號的16位數(shù)值。如果在讀輸出寄存器之前完成了多次轉(zhuǎn)換，那么新的轉(zhuǎn)換結(jié)果不寫入輸出寄存器。采樣丟失位ASL1或ASL0置位，并舍棄這些轉(zhuǎn)換結(jié)果。在附帶的軟件(參見下面的實例代碼部分)中，每次讀輸出寄存器之前都要測試ASR0位的狀態(tài)。在本文這種情況下，輸出是否溢出并不重要。因此忽略了采樣丟失位的狀態(tài)。同時，增益設(shè)置為1，由內(nèi)部帶隙提供基準(zhǔn)電壓，在該實例中僅使能了一個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道(0)。

　　      [!--empirenews.page--]
    

       軟件中另一個需考慮的問題是ADC中各種不同模塊的建立時間。調(diào)制器、sinc3濾波器和基準(zhǔn)帶隙緩沖器都存在建立時間。通過在程序的開始階段啟動ADC，并允許其連續(xù)運行，可以使這些建立時間只出現(xiàn)一次。軟件實例中包含一個大約1s的軟件循環(huán)延時(基于8MHz時鐘)，可以減慢程序循環(huán)以及隨后的顯示刷新操作。ADC啟動之后也加入了這一延時，從而給各模塊提供了建立時間。當(dāng)然這一延時比所需要的建立時間長的多(具體規(guī)格參見MAXQ3120數(shù)據(jù)資料)，采用這種代碼延時只是為了實現(xiàn)更加簡單。

       MAXQ3120包含一個可以在一個時鐘內(nèi)實現(xiàn)16位 x 16位字MAC功能的硬件模塊。該性能可與許多數(shù)字信號處理器相媲美，使得MAXQ3120能夠快速執(zhí)行數(shù)學(xué)計算。本應(yīng)用不需要快速數(shù)學(xué)計算功能，但MAC幫助計算ADC輸出的平均值，以平滑輸出結(jié)果并使顯示的數(shù)值變化更緩慢一些。為了得到這個平均值，一個乘數(shù)取為1，將16個16位轉(zhuǎn)換結(jié)果傳送給MAC。這16個數(shù)據(jù)字的總和存放在累加器中。在完成求和運算后，該結(jié)果除以16 (移位和相加)來計算平均值。這個平均值送到LCD上進(jìn)行顯示。有關(guān)MAC性能的詳細(xì)說明參見MAXQ微控制器用戶指南。

實例代碼

　　和本應(yīng)用筆記配套的軟件包含在ADC_Polled.zip文件中，可以進(jìn)行下載。該文件包括：源代碼文件ADC_Polled.asm，My3120kit_lcd.asm，maxq_math.asm；包含文件maxq3120x.inc；以及MAX-IDE工程文件ADC_Polled.prj。將這些文件解壓到一個公用目錄下，對該軟件進(jìn)行匯編并在MAXQ3120評估板上執(zhí)行。

       給MAXQ3120的ADC輸入施加一個變化的電壓，然后觀察LCD上的顯示結(jié)果，該應(yīng)用非常有用并能提供更多的信息。用一個定值電阻和一個電位器可產(chǎn)生范圍合適的可變電壓。該電路的元件連接原理圖見圖2。MAXQ3120評估板在DB-9串行連接器附近提供了一小塊原型區(qū)域。原型區(qū)域邊沿還具有連接AVCC和AGND走線的過孔。加入這一簡單電路后，可在模擬通道0輸入端(AN0+)施加0至0.823V電壓(最大值接近1V)。如原理圖所示，AN0-輸入接AGND，以提供一個參考電平。

　　                                      圖2. 產(chǎn)生ADC輸入的分壓器電路原理圖

結(jié)束語

　　MAXQ3120微控制器包括一個雙通道、16位Σ-Δ ADC，可用于所有需要高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中。該應(yīng)用筆記講述了工作在輪詢模式下時需要考慮的一些ADC特性。實例代碼演示了如何在輪詢模式下使用ADC。實例代碼還演示了包括MAC硬件和直接LCD驅(qū)動性能在內(nèi)的其他MAXQ3120特性。MAXQ3120評估板作為該軟件的平臺。通過加入由兩個常見元件組成的電路，用戶可將一個可變電壓加到ADC輸入端，并觀察評估板上LCD的顯示結(jié)果。