2019年10月09日 | MSP430程序库<十>ADC12模块

msp430内部含有ADC12模块，可以完成12位的模数转换，当对精度或其他指标要求不高时，可以选用430单片机内部的ADC12完成模数转换工作。这里主要实现了一个比较通用的ADC12模块初始化程序，具体的数据存储和处理需要自己在中断处理函数中添加。

硬件介绍：

msp430单片机内的ADC12模块的特点如下：12位转换精度，1位非线形误差，1位非线形积分误差；多种时钟源给ADC12模块，切本身自带时钟发生器；内置温度传感器；TimerA/TimerB硬件触发器；8路外部通道和4路内部通道；内置参考电压源和6种参考电压组合；4种模式的模数转换；16bit的转换缓存；ADC12关闭支持超低功耗；采用速度快，最高200Kbps；自动扫描和DMA使能。430内部的ADC12功能还是蛮强大的，可以有定时器触发模数转换开始，还可以和内部的DMA模块共同使用，完成高速的采样转储等高级功能。

这个AD的转化公式如下，可以根据它计算采样的模拟电压值：

使用AD是还要注意采样时间，430单片机的模数ADC12模块的等效模拟电压输入电路如下：

其中VS是信号源电压，RS是信号源内阻，VI在Ax(ADC12模块模拟输入端)上的电压，RI单片机内多路开关等效电阻，VC是保持电容上的电压(ADC12模块采样的电压)，CI 是电容的值。需要根据这些值计算采样时间：

代入单片机上的参数后公式如下：

我的程序中采样时间设的是4us，可以算出如果用我的程序(不更改采样时间)的话，最大信号源内阻可以是6.8k，当信号源内阻更大时，可以自己按要求设采样时间(在程序的初始化函数内的寄存器设置部分)。

还有，ADC模数转换时要求参考电压等很稳定，为了达到这个要求，德州仪器要求这部分的电路如下：

即：所有参考源和电源均并联一组 0.1uF和10uF的电容。

硬件部分就说这么多了；如果需要更详细的说明，参考用户指南。

程序实现：

程序主要实现的是一个比较通用的初始化程序，内容如下：

char ADC12Init(char n,char channels[],char rep)

{

    if(n>15)

        return 0;

    //SHT0_0 

    ADC12CTL0 = ADC12ON + MSC + SHT0_0 + REFON + REF2_5V;// 开启ad,参考电压2.5v

    ADC12CTL1 = SHP + ADC12SSEL_3;                  //Use sampling timer, SMCLK

    for(int i = 0;i < n;i++)

    {

        if(channels[i] >= 0x80)

            return 0;

        *(char*)(ADC12MCTL0_ + i) = channels[i];    //每个MCTL设置

    }

    *(char*)(ADC12MCTL0_ + n - 1) |= EOS;           //序列结束

    if(rep != 0)                                  //多次转换

    {

        ADC12CTL1 |= CONSEQ_3;

    }

    else

    {

        ADC12CTL1 |= CONSEQ_1;

    }

    ADC12IE = 1<<(n-1);                                 // Enable ADC12IFG.n-1

    return 1;

}

程序先判断n 通道总数是否超过了可用的个数，超过则返回零然后设置ADC12CTL0和ADC12CTL1中不需要特殊设置的部分，然后在设置通道模式(根据rep参数的值)；for循环设置的是每个存储寄存器的设置ADC12MCTLx ；*(char*)(ADC12MCTL0_ + n - 1) |= EOS; //序列结束 这句加入序列结束标志；最后设置中断寄存器并返回成功设置标志。其中比较特殊的是ADC12MCTL0_，这个是430提供的头文件中定义的ADC12MCTL0的地址值，以其为指针首址操作ADCMCTLx寄存器，从而利用循环设置寄存器的内容，大量减少了代码行数。

参数channels[]是每个存储寄存器的设置(除EOS位之外的)，含义如下：

channels[]:对应通道设置，高四位，参考源选择；

低四位，通道选择。具体如下：

SREFx Bits

6-4

Select reference

000 VR+ = AVCC and VR. = AVSS

001 VR+ = VREF+ and VR. = AVSS

010 VR+ = VeREF+ and VR. = AVSS

011 VR+ = VeREF+ and VR. = AVSS

100 VR+ = AVCC and VR. = VREF./ VeREF.

101 VR+ = VREF+ and VR. = VREF./ VeREF.

110 VR+ = VeREF+ and VR. = VREF./ VeREF.

111 VR+ = VeREF+ and VR. = VREF./ VeREF.

INCHx Bits

3-0

Input channel select

0000 A0

0001 A1

0010 A2

0011 A3

0100 A4

0101 A5

0110 A6

0111 A7

1000 VeREF+

1001 VREF./VeREF.

1010 Temperature sensor

1011 (AVCC – AVSS) / 2

1100 (AVCC – AVSS) / 2

1101 (AVCC – AVSS) / 2

1110 (AVCC – AVSS) / 2

1111 (AVCC – AVSS) / 2

这是从用户指南里复制来的，每一位和ADC12MCTLx的意义相同(去掉EOS位)，所以可用宏定义来制定这个参数，如：

char channels[3];

channels[0] = SREF_1+INCH_0;

channels[1] = SREF_1+INCH_1;

channels[2] = SREF_1+INCH_2;

ADC12Init(3,channels,1);

这是3个通道A0-A2采样，多次采样。

启动转换函数：

void ADC12Start()

{

    ADC12CTL0 |= ENC;

    ADC12CTL0 |= ADC12SC;

}

ADC初始化完成后，调用此函数开始AD转换，转换完成后(一个序列通道，如：刚才的0-2)，程序自动进入AD中断，用户需要在这里为自己的函数添加处理逻辑；这里只存储了转化的结果：

#pragma vector=ADC_VECTOR

__interrupt void ADC12ISR (void)

{

    static int i;

    results[0][i] = ADC12MEM0;                // Move results, IFG is cleared

    results[1][i] = ADC12MEM1;                // Move results, IFG is cleared

    results[2][i] = ADC12MEM2;                // Move results, IFG is cleared

    i++;

    if(i>31)                                  //多次转换时 转换次数

    {

        //多次重复采样时，在这里方处理函数

        ADC12CTL0 &=~ ENC;                      //停止转换

        i=0;

    }

}

该程序实现的是多次A0-A2 32次转换，把结果存入results数组。单次时，仅仅采样一次(A0-A2)可用自己更改处理函数。

程序部分就完成了，调用时注意要自己实现处理逻辑或存储逻辑。

使用示例：

本程序使用方式还是加入C文件，包含H文件；不过和之前的程序不同的是要自己实现中断处理逻辑。

使用示例参见程序库中的ADC12.

#include

#include "ADC12.h"

void main( void )

{

    // Stop watchdog timer to prevent time out reset

    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

    ClkInit();

    char channels[3];

    channels[0] = SREF_1+INCH_0;

    channels[1] = SREF_1+INCH_1;

    channels[2] = SREF_1+INCH_2;

    ADC12Init(3,channels,1);

    _EINT();

    ADC12Start();

    LPM0;

}

这里实现的是3通道多次转换，参考电压都是内部参考电压。自己实现的处理逻辑参见前面的程序实现的最后一部分。

ADC12模块部分就到这里了，有什么不足之处，欢迎提出建议、讨论。