ADμC812的数据采集子系统及其ISP技术

摘要：主要介绍AD公司推出的在系统可编程微转换器ADμC812的ADC采集子系统的组成、结构和控制特性；对片内Flash存储器的在系统编程技术和程序调试方式；举例说明如何采用中断方式定时进行AD数据采集和数字滤波的过程。 关键词：数据采集 Flash存储器 ISP 数字滤波 在单片机应用如火口荼的今天，一个真正的单片在系统可编程全智能数据采集系统终于出现了。它就是AD公司最新推出的嵌入式Flash MCU微转换器ADμC812。 ADμC812在单个芯片内集成了8路12位ADC采集系统、2路12位DAC、80C52MCU内核、8KB的闪速/电可擦除程序存储器、640字节的闪速/电可擦除数据存储器、看门狗定时器、640字节的闪速/电可擦除数据存储器、看门狗定时器、电源监视器、I2C兼容的SPI和标准的UART串行I/O模块及灵活的电源管理方案等等，真正实现了单片机应用系统的单片机。限于篇幅，本文只介绍其ADC采集子系统及其在系统编程技术。 一、ADμC812的ADC采集子系统 1.硬件组成结构 ADμC812的ADC采集子系统部分由模拟多路转换器、温度传感器、采样保持电路（T/H）、12位逐次逼近比较的ADC、+2.5V基准源和ADC校正、控制逻辑组成，其组成如图1所示。 ADμC812的模拟输入端的电压有效输入范围与基准源有关。当采用内部基准源时，其有效输入范围为0～+2.5V；当采用外部基准源时，外部基准源应从Vref端引入，其合适的范围为+2.3～+5V，相应的模拟输入端的电压范围为0V～Vref。无论如何不应使其输入电平为负或超过绝对最大允许值AVDD+0.3V。当信号输入为双极性时，必须加入电平位移网络，使其变为单极性信号输入，如图2所示。 ADμC812可工作在-40～+85℃的工业级范围，有3V和5V两种供电工作方式，以便进一步降低功耗。ADC模拟包含了5μs、8通道、12位、单电源A/D转换器。 其中，A/D转换器由基于电容DAC的常规则逐次逼近转换器组成，可保证的%26;#177;1LSB的差分非线性和%26;#177;1/2LSB和积分非线性。在上电时由工厂编程的校准系数自动下载到ADC，以确保最佳的ADC性能。该校准系数包括内部失调和增益校准两个方面，用户可根据需要重写工厂编程的校准系数，以便使用户目标系统中端点误差的影响最小。来自片内温度传感器的电压输出正比于热力学温度，它可通过多路转换器的第9个ADC通道输入，这方便了温度测量的实现。 2.软件控制特性 可编程性是应用系统发展的必然趋势。为适应不同信号源的实际需求，ADμC812片内ADC模块内的所有部件都能方便地通过3个SFR寄存器来设置。 （1）ADCCON1——控制转换和采集时间 （2）ADCCON2——控制ADC通道选择和转换模式 （3）ADCCON3——ADC状态指示 二、ADμC812的系统调试、编程技术 目前，由于ADμC812只提供表贴封装形式，因而在用仿真器进行程序调试时将会带来一些问题。为方便调试，ADμC812A片内除集成了各具特色的硬件模块外，还因化了方便实用的监控调试软件，使其只需少量的外围器件即可实现联机调试，从而大大方便了用户的使用，缩短了产品的研制周期。启用调试方式的电路连接如图3所示。 在上电复位的瞬间，使EA引脚接高电平，PSEN引脚接一下拉电阻，即可使ADμC812进入监控调试支援方式。在此方式下，通过基于PC的Quick Start开发工具包，即可下载用户程序。通过运行于Microsoft Windows系统下的下的ADμC.exe调试软件，可实时调试用户程序。 该调试软件支持单步、断点和连续运行等工作方式，可方便地观察MCU的运行结果，包括内部RAM、SFR、程序Flash EEPROM和数据Flash EEPROM等单元的内容。从而提高了工作效率，缩短了产品的开发周期。图3中MAX232为RS232电平转换器，用于将TTL电平转换成RS232电平，以便直接连至PC的串行口，进行联机调试或下载程序。 Quick Start还提供了工作于DOS环境下的串行下载软件DownLoad.exe。运行该软件可直接将用户程序编程到ADμC812芯片中的程序Flash存储器中，免除了需用编程器和封装适配器的麻烦，真正实现了在系统可编程。Quick Start开发工具软件包可从www.analog.com/microconverter/quick-start.html下载得到。 三、定时ADC编程举例 该例程主要说明如何利用ADC的单次转换功能实现定时采样的目的。定时器T0用于1.25ms定时，8个通道完成一次数据采集需要10ms。为增加抗干扰的能力，软件中还加入了数字滤波功能。每个通道连续采样16次后再进行平均处理，然后将高8位结果送出，其汇编语言源程序清单如下： $NOMOD51 $INCLUDE（） ;使用ADμC812预定义符 Timer_ms_const equ(65536-9216/8);当晶振频率为11.0592MHz时，10ms对应9216个周期 ADC_tlag equ 20H.0;AD转换标志，=1时表示采样的8路AD值有效 ADC_coun equ 30H;用于指示当前正在处理的ADC通道 ADC_result equ 38H;38H～3FH存入0～7通道的ADC结果 ADC_acc equ 40H;40～4FH存入0～7通道的累加值 ORG 0000H start： jmp Begin ORG start+0BH Jmp Timer0_interrupt ORG start+100h Begin; mov SP,#60H mov R0,#20H;清工作单元 mov R7,#40H clr A iRAM_init; mov @R0,A inc R0 djnz R7,iRAM_init call Timer0_init;初始化T0为1.25ms中断一次 call ADC_init;初始化ADC为单次转换 setb EA Controlloop: Jnb ADC_flag,Controlloop …… ；将AD转换的结果取走 clr ADC_flag;允许开始下一次转换 jmp Controlloop ADC_init: mov ADCCON1,#01101100B;上电ADC mov ADCCON2,ADC_count；选择转换通道 ret Timer0_interrupt： setb SCONV;开始单次ADC转换 mov TL0,#LOW(Timer_ms_const)；装入定时常数 mov TH0,#HIGH(Timer_ms_const) push PSW mov PSW,#00001000B;使用page1 mov R2,A;暂存A累 Timer0_int_ADC: jb ADC_flag,Timer0_int_ADC_end;数据未取走则退出 Mov A,ADCCON3;读ADC状态 jb ACC.7,Timer0_int_ADC mov A,ADC_count anl A,#07H rl A add A,#ADC_acc mov R0,A mov A,ADCDATAL；将ADC转换结果加入累加单元 add A,@R0 mov @R0,A inc R0 mov A,ADCDATAH anl A,#0FH addc A,@R0 mov #R0,A inc ADC_count mov A,ADC_count anl A,#07H mov ADCCON2,A;选择下一通道 mov A,ADC_count cjne A,#80H,Timer0_int_ADC_end mov ADC_count,#0 mov R0,#ADC_acc;数字滤波后存入ADC结果 mov R1,#ADC_result mov R7,#08 Timer0_int_save_ADC： clr A mov #R0,A inc R0 xch A,#R0 mov @R1,A inc R0 inc R1 djnz,R7,Timer0_int_save_ADC setb ADC_flag Timer0_int_ADC_end: Mov A,R2 Pop PSW Reti Timer0_init； mov TH0,#HIGH(Timer_ms_const);装入定时常数 mov TL0,#LOW(Timer_ms_const) anl TMOD,#11110000B orl TMDD,#00000001B Setb ET0;允许T0中断 Setb TR0;T0开始运行 Ret END