2021年12月27日 | STM8单片机通过PWM触发ADC同步采样

  在做数字开关电源开发过程中使用最多的就是PWM功能和ADC采样功能。ADC采样时采样的时间点很重要，必须在PWM输出高电平的时候取采样，这样采样出来的数据才是最准确的。在STM8单片机中，可以通过定时器的TRG信号去触发ADC采样，这样就可以将PWM波形的输出和ADC采样结合在一起了。

  下面就演示一下，如何在输出ＰＷＭ波的过程中触发ＡＤＣ采样。

  首先看ADC的初始化代码。

#include "adc.h"

#include "main.h"

#include "led.h"

u16  DATAH = 0;                          //ADC转换值高8位

u16  DATAL = 0;                          //ADC转换值低8位

_Bool ADC_flag = 0;                      //ADC转换成功标志

u16 adc_cnt = 0;

//AD通道引脚初始化

void ADC_GPIO_Init( void )

{

    PD_DDR &= ~( 1 << 2 );              //PD2 设置为输入     AIN3

    PD_CR1 &= ~( 1 << 2 );              //PD2 设置为悬空输入

    PD_DDR &= ~( 1 << 3 );              //PD3 设置为输入     AIN4

    PD_CR1 &= ~( 1 << 3 );              //PD3 设置为悬空输入

}

//ch 为单片机的ADC 通道

//ADC输入通道初始化入口参数表示通道选择

void ADC_CH_Init( u8 ch )

{

    char l = 0;

    ADC_CR1  = 0x00;                    //fADC = fMASTER/2, 8Mhz  单次转换，禁止转换

    ADC_CR2  = 0x00;                    //默认左对齐 读数据时先读高在读低

    ADC_CR2 |= ( 1 << 6 );              //外部触发使能

    ADC_CSR  |= ch;                     //控制状态寄存器 选择要 AD输入通道  如：PD2(AIN3)

    ADC_TDRL = ( 1 << ch  );            //禁止相应通道 施密特触发功能 1左移ch位

    ADC_CR1 |= 0x01;                    //使能ADC并开始转换

    ADC_CSR |= ( 1 << 5 );              //EOCIE 使能转换结束中断  EOC中断使能

    for( l = 0; l < 100; l++ );         //延时，保证ADC模块的上电完成 至少7us

    ADC_CR1 = ADC_CR1 | 0x01;           //再次将CR1寄存器的最低位置１ 使能ADC 并开始转换

}

u16 value = 0;

//AD中断服务函数 中断号22

#pragma vector = 24                              // IAR中的中断号，要在STVD中的中断号上加2

__interrupt void ADC_Handle( void )

{

    ADC_CSR &= ~0x80;                            // 转换结束标志位清零  EOC

    LED = 1;

    //默认左对齐 读数据时先读高高8位 再读低8位

    DATAH = ADC_DRH;                             // 读出ADC结果的高8位

    DATAL = ADC_DRL;                             // 读出ADC结果的低8位

    ADC_flag = 1;                                // ADC中断标志 置1

    value = ( DATAH << 2 ) + DATAL ; //得到十位精度的数据  0--1024

    adc_cnt++;

    LED = 0;

}

  ADC的初始化代码，比一般ADC的初始化代码只多了一条语句

ADC_CR2 |= ( 1 << 6 ); //外部触发使能

  用来开启ADC的外部触发功能。

  这里需要使能外部触发转换功能，设置外部触发事件为内部定时器1 TRG事件。不过EXTSEL位默认值就是00，所以这个位可以不用设置，只需要将EXTTRIG位设置为1。

  下面初始化定时器1

#define  FRE   1000             //frequency  频率 4M / 1000 = 4K

#define  DUTY  500    

void PWM_GPIO_Init( void )

{

    PC_DDR |= ( 1 << 7 );       //PC7 推挽输出

    PC_CR1 |= ( 1 << 7 );    

    PC_ODR_ODR7 = 0;

}

//使用定时器输出PWM触发ADC采样

//定时器1初始化

void TIM1_Init( void )

{

    PWM_GPIO_Init();

    TIM1_CCMR2 = ( 6 << 4 ) | ( 1 << 3 ) | ( 1 << 2 );          //TIM1 CH2 输出模式 PWM1

    TIM1_CCER1 |= 0x10;         //CC2为输出

    TIM1_PSCRH = 0x00;

    TIM1_PSCRL = 0x03;          //16M/(1+3)=4 M

    TIM1_ARRH = FRE >> 8;       //设定自动重装载值高8位

    TIM1_ARRL = FRE;            //设置自动重装载值低8位  

    TIM1_CCR2H = DUTY >> 8;       //捕获比较寄存器高8位

    TIM1_CCR2L = DUTY;            //捕获比较寄存器低8位 占空比值    

    TIM1_BKR = 0x80;            //刹车寄存器 使能OC1输出 定时器不工作时输出无效电平

    TIM1_CR2 |= ( 2 << 4 );                             //使能信号，用于触发输出(TRGO)

    TIM1_CR1 |= ( 0 << 5 );     //对齐模式

    TIM1_CR1 |= 0x01;           //允许定时器中断

}

  定时器1的初始化代码也比正常输出PWM功能时多了一行代码。

TIM1_CR2 |= ( 2 << 4 ); //使能信号，用于触发输出(TRGO)

  这里需要设置CR2寄存器中的MMS位。用来开启定时器的输出触发功能。

  这样分别在ADC初始化和PWM初始化的代码中增加对CR2寄存器的设置，就可通过输出的ＰＷＭ波来触发ＡＤＣ的采样了。

  最后在主函数中分别初始化ＡＤＣ和定时器。

void main( void )

{

    __asm( "sim" );                             //禁止中断

    SysClkInit();

    delay_init( 16 );

    LED_GPIO_Init();

    ADC_GPIO_Init();

    ADC_CH_Init(3);

    TIM1_Init();

    __asm( "rim" );                             //开启中断

    while( 1 )

    {

    }

}

  接下来运行代码，查看运行结果，这里要注意一点，STM8输出PWM波时，需要设置选项字，如果选项字中TIM1_CH1和TIM1_CH2的功能未开启时，在输出引脚上是观察不到波形的。

  在ADC中断中通过一个计数器来统计进入ADC中断的次数，在进入中断时将LED电平置高，在中断代码执行完成之后将LED电平置低。在示波器上观察PWM的波形和LED的波形。

  黄色波形未PWM输出波形，绿色波形未LED输出波形。在每个PWM波的上升沿就触发一次ADC采样。

  由于当前PWM输出是TIM1_CH2通道，所以在设置寄存器MMS位时，也可以将值设置为5.

  经过实际测试，MMS位设置为2、3、5时程序都可以正常工作。

TIM1_CR2 |= ( 2 << 4 ); //使能信号，用于触发输出(TRGO)

TIM1_CR2 |= ( 3 << 4 ); //使能信号，用于触发输出(TRGO)

TIM1_CR2 |= ( 5 << 4 ); //使能信号，用于触发输出(TRGO)

  通过改变CR1寄存器数据对齐模式和 CR2寄存器触发模式的值，可以改变ADC触发时间位置。

   设置MMS值为3，CMS值为0.

   输出波形如下：

   设置MMS值为3，CMS值为2.

   输出波形如下：

   设置MMS值为3，CMS值为3.

   输出波形如下：

   设置MMS值为2，CMS值为3.

   输出波形如下：

   设置MMS值为2，CMS值为2.

   输出波形如下：

   设置MMS值为2，CMS值为0.

   输出波形如下：

   通过上面几组波形对比可以发现，ADC触发的时刻只能是在上升沿或者电平中点位置。不能后设置在任意位置触发，因为PWM的波形计数模式只有向上、向下或者中心对称模式。在向上或者向下计数模式中，中断一般只会触发一次，在中心对称模式计数时，中断会被触发两次，而中断触发的位置刚好是电平信号的中点位置。