Аналого-цифровое преобразование |
391 |
HAL_ADCEx_Calibration_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t SingleDiff); |
|
автоматически выполняет процедуру калибровки. Она должна вызываться сразу после HAL_ADC_Init() и перед использованием любой процедуры HAL_ADC_Start_XXX(). При передаче параметра ADC_SINGLE_ENDED выполняется калибровка несимметричного входа, а при передаче ADC_DIFFERENTIAL_ENDED выполняется калибровка дифференциального входа.
Функция
uint32_t HAL_ADCEx_Calibration_GetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t SingleDiff);
используется для получения вычисленного значения коэффициента калибровки, в то время как
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_Calibration_SetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc,\ uint32_t SingleDiff, uint32_t CalibrationFactor);
используется для установки пользовательского значения коэффициента калибровки. Для получения дополнительной информации обратитесь к справочному руководству по микроконтроллеру, который вы рассматриваете.
12.3. Использование CubeMX для конфигурации АЦП
CubeMX позволяет легко сконфигурировать периферийное устройство АЦП в несколько шагов. Первый состоит в том, чтобы выбрать нужные каналы АЦП в представлении IP Tree pane, как показано на рисунке 11.
Рисунок 11: Панель представления IP Tree pane позволяет выбрать входные каналы АЦП
После того как выбраны входные каналы, мы можем сконфигурировать периферийное устройство АЦП в представлении Configuration, как показано на рисунке 12.
Аналого-цифровое преобразование |
392 |
Рисунок 12: Представление конфигурации АЦП в CubeMX
Поля отражают параметры конфигурации АЦП, рассмотренные ранее. Существует только одна часть, которая может сбить с толку начинающих пользователей: способ конфигурации каналов. Фактически нам сначала нужно сконфигурировать количество используемых каналов, установив значение в поле Number of Conversion. Далее (это действительно важно) нам нужно щелкнуть в другом месте диалогового окна конфигурации, чтобы количество полей Rank увеличивалось в соответствии с указанным количеством каналов. В тех микроконтроллерах, которые предоставляют понятия регулярных и инжектированных групп, мы можем выбрать время выборки для каждого канала независимо. CubeMX сгенерирует весь код инициализации автоматически.
Как указывалось ранее в данной главе, модуль HAL_ADC в HAL CubeF1 отличается от других HAL. Для запуска преобразования, управляемого программным обеспечением, необходимо, чтобы во время инициализации АЦП был указан параметр hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START. CubeMX отражает эту другую конфигурацию, но сложно понять, как правильно сконфигурировать периферийное устройство. Итак, чтобы включить программно-управляемое преобразование, для параметра External Trigger Conversion Edge должно быть установлено Trigger detection on the rising edge. Это делает доступным поле External Trigger Conversion Source, в котором вам необходимо выбрать пункт Software trigger. В противном случае вы не сможете выполнять преобразования.
13.Цифро-аналоговое преобразование
Впредыдущей главе мы сфокусировали наше внимание на контроллере АЦП, продемонстрировав наиболее важные характеристики этого периферийного устройства, которое предоставляют все микроконтроллеры STM32. Для обратного преобразования требу-
ется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
Взависимости от используемого семейства и корпуса микроконтроллеры STM32 обычно предоставляют ЦАП только с одним или с двумя выделенными выходами, за исключением нескольких номеров устройств по каталогу (P/N) серии STM32F3, в которых реализовано два ЦАП: первый с двумя выходами, другой – только с одним выходом.
Каналы ЦАП могут быть сконфигурированы на работу в 8/12-разрядном режиме, а преобразование двух каналов может выполняться независимо или одновременно: этот последний режим полезен в тех приложениях, где должны генерироваться два независимых, но синхронных сигнала (например, в аудио приложениях). Как и периферийные устройства АЦП, даже ЦАП может запускаться с помощью предназначенного для этого таймера для генерации аналоговых сигналов на заданной частоте.
Данная глава дает краткое введение в наиболее важные характеристики этого периферийного устройства, оставляя читателю ответственность за углубление в функции ЦАП в конкретном микроконтроллере STM32, который он рассматривает. Как обычно, сейчас мы собираемся дать краткое объяснение того, как работает контроллер ЦАП.
13.1. Введение в периферийное устройство ЦАП
ЦАП представляет собой устройство, которое преобразует числовое представление в аналоговый сигнал, который пропорционален подаваемому опорному напряжению VREF (см рисунок 1). Существует много категорий периферийных устройств ЦАП. Некоторые из них включают в себя широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), интерполяционные, сигма-дельта ЦАП и высокоскоростные ЦАП. В Главе 11 мы проанализировали, как использовать таймер STM32 для генерации ШИМ-сигналов, и использовали эту возможность для генерации выходного синусоидального сигнала с помощью RC-фильтра нижних частот.
Рисунок 1: Общая структурная схема ЦАП
Цифро-аналоговое преобразование |
394 |
Периферийные устройства ЦАП, доступные в микроконтроллерах STM32, основаны на общей цепочке резисторов R-2R. Резисторная матрица (resistor ladder) представляет собой электрическую цепь, состоящую из повторяющихся блоков резисторов, и это недорогой и простой способ выполнения цифро-аналогового преобразования с использованием повторяющихся цепочек резисторов, выполненных с помощью высокоточных резисторов. Цепочка действует как программируемый делитель напряжения между опорным напряжением и землей.
Рисунок 2: Как можно использовать цепочку R-2R для преобразования цифровой величины в аналоговый сигнал
8-разрядная цепочка резисторной матрицы R–2R показана на рисунке 2. Каждый разряд ЦАП управляется цифровыми логическими вентилями. В идеале эти вентили переключают входной разряд между V = 0 (логический 0) и V = VREF (логическая 1). Цепочка R–2R «взвешивает» вклад этих цифровых разрядов в выходное напряжение VOUT. В зависимости от того, какие разряды установлены в 1, а какие в 0, выходное напряжение будет иметь соответствующее ступенчатое значение между 0 и VREF минус значение минимального шага, соответствующего разряду с 0.
Для заданного числового значения D устройства R–2R ЦАП с N разрядами и логическими уровнями 0 В/VREF выходное напряжение VOUT составляет:
V |
= |
V |
REF |
D |
|
|
|
||||
OUT |
|
|
2 |
N |
|
|
|
|
|
|
|
[1]
