适用于STM32微控制器的 ∑∆数字接口入门

引言

DFSDM（数字滤波器，用于∑∆调制器）是一种创新的嵌入式外设，可用于一系列STM32微 控制器（参见 表 1 ：适用产品 ），对于处理外部模拟信号的应用尤为重要。

虽然DFSDM是纯数字外设，但它可以支持各种外部模拟前端。通过将模拟前端部件（∑∆ 调制器）保持在微控制器外部，用户可以根据应用要求（模拟量程、噪声、采样速度）灵活 选择模拟属性。

来自Σ-∆调制器的原始转换数字数据由DFSDM外设（数字滤波）进行处理。DFSDM配置足 够灵活，可支持各种转换数据属性：输出数据宽度、输出数据速率、输出频率范围。

从应用的角度来看，带有外部模拟前端的DFSDM就像一个ADC转换器。DFSDM中还提供ADC 的典型附加功能，如模拟看门狗、极值检测器和偏移校正。

参考： [TUTORIAL] 在本文档中，[TUTORIAL]指的是以Microsoft® Excel®工作簿形式提供的 DFSDM模拟器，可以使用带有关键字“DFSDM_tutorial”的主页搜索引擎， 可从www.st.com下载。

1 使用DFSDM的A/D转换原理概述

本文档支持基于Arm®(a)的设备。


1.1 使用DFSDM的A/D转换基础概念 使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。

外部∑∆调制器将模拟信号转换为数字1位流（DATA和CLK信号），从而对外部模拟信号 进行处理。1位流是逻辑1和0的快速串行线流：DATA信号由CLK（时钟信号）采样。在足 够长的持续时间内计算的这些逻辑1和0的平均值表示模拟输入值。取平均值周期的持续时 间决定了模拟输入信号捕获的精度。

由STM32微控制器DFSDM外设（DFSDM =数字滤波器，用于∑∆调制器）对1位流取平均 值。DFSDM获取并处理1位数据流（数字滤波，取平均）。DFSDM以低于输入1位流的数据 速率、更高的分辨率输出数据样本。DFSDM数字滤波器设置定义输出分辨率和数据速率。

1.2 ∑∆调制器

DFSDM外设需要一个外部模拟前端，用于执行模拟信号源的A/D转换。该外部模数转换在∑ ∆调制器中执行。

∑∆调制器包含1位(b)A/D转换器，后者将输入模拟数据进行数字化处理，转换为串行数 字数据流。对模拟输入进行采样，并将其转换为具有交替的0和1的1位数字数据流。在给 定时间间隔期间计算的数字流的平均值，表示在相同时间间隔期间输入模拟信号的平均值。

∑∆调制原理可以表示为特殊的PWM调制，其中，周期和占空比都将进行调制（但周期是 固定的，按照典型的PWM调制方式对占空比进行调制）。参见 图 2和 图 3，了解PWM和∑∆ 调制之间的比较结果。

接下来，STM32微控制器DFSDM外设对输出∑∆调制器的数字数据流进行处理。DFSDM使用 需要根据应用要求而配置的参数，执行数字过滤。

注 ： 为 了 进 行 分 析 ， 数 字 流 通 常 从 二 进 制 0 和二进制 1 权重 “ 转换 ” 为 +1 和 -1 权重，用于与 无任何 DC 分量的输入电压进行比较。零输入电压产生占空比 50:50 （使用一阶∑ ∆ 调制 器）。

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