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【经验分享】STM32F37x的SDADC使用流程(一)

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-5 10:34
STM32F37x系列微控制器整合了带有DSP与FPU指令、工作频率72MHz的32位ARM Cortex-4内核和高级模拟外设。7 }' ?1 J2 K7 U

4 X/ V5 v% P: R+ y! G16位SDADC概述:& P( f3 u: }1 Y! K
& W# A  c. |6 E' o( e/ w( u
1. 主要特征: (1)包含3个SDADC,                     * k- ^: b7 @" d; v/ X/ d/ l
(2)有效位数14位                     " c% i- W# @& j0 t0 A* q
(3)五个差分输入对,9个单端输入。                    7 b+ _0 E: G2 U+ E! g
(4)在不同通道之间复用时,为16.6ksps输入采样率。单通道工作时输入采样率50ksps。                      ( J& |: p) P$ t
(5)可增益编程x0.5 x1 x2 x4 x8 x16 x32                      4 ?, y8 z7 R9 y
(6)可选参考电压:VDDSD,1.22V,1.8V及VREF。' a0 a( V0 z: Y! {
& R7 e- z+ _. D
2. 时钟选择: $ |$ @2 M# y3 U& [4 p4 q: m
(1)典型工作频率为,快速模式下的6MHz和man慢速模式下的1.5MHz。" s3 Z! T8 E% K: I6 r

- V" r. S, ], a2 g  C: c                                 系统时钟SYSCLK为72MHz时
' v6 b6 j$ c$ D; A5 T* B
, Z' k* d  `" K" m6 K, ~, {                                 快速模式:预分频 = 72MHz/6MHz = 12
# q- M/ ^* v0 V% Z7 O6 i8 Q! T" O( E; {1 @
                                 慢速模式:预分频 = 72MHz/1.5MHz = 48
0 h* c( X* W( W/ ^4 _4 a- Q- X# C: `8 ], J0 c& O+ [# b2 H- r6 n
3. 输入模式:  (1)差分模式
, \9 k* f2 J$ Y! z- \4 o8 x# q
" K# d1 I# u# r- O# @! x+ R- u应用场景:当所用传感器产生的电流非常小,易受噪声影响,推荐使用差分,当使用热电偶和桥式传感器: k! A3 Z; I7 M. T/ t

( a4 p* h# f. q# A时,尤其如此。差分模式中,SDADC转换的是SDADCx_AINyP 和 SDADCx_AINyM的差值。结果可能是正也可能是负。取决于
/ p( O$ \" c" d+ h) G( Y  r0 D/ p6 @, q1 l9 W
哪个输入的电压高。# [! k' k# z% _/ ]: _

% e- Y7 h6 z3 qSDADC 无法测量负电压,并且每个通道的输入电压都必须在器件的电气极限之内。: E+ k0 ~) T& W) u% ~
输入范围为 [-Vref/(2*gain), + Vref/(2*gain)],转换值范围为 [-32767, +32767]。即增益为1的情况下,最大输入值为参考电压的一半。
8 ]! F/ X0 u3 E) Y9 X( B6 ^" [& V9 g) t: |, o
示例:
+ V9 r, l* v" b9 X对于 1.22V 的参考电压, 1 倍增益,输入范围为 +/- 0.61V
3 k' B* Z+ b4 Y; Y' |公式为:
2 q* l/ j* x% D" b' i$ eVin = SDADCx_AINyP - SDADCx_AINyM = ReadData * Vref/(2 x gain x 32767)5 |" _- ~. h$ ]
其中, ReadData 为 SDADC 数据寄存器的两个补充读数据 (SDADCx_JDATAR 或SDADCx_RDATAR)
$ D; k$ m' l3 Y# F' s
1 |/ L' B, x& v: C# P) F1 M8 o! ~
2019070816340345.png
; M( [' E$ ~, c/ K; O' d6 s3 ]

' E3 x/ \3 [' p& Y. ](2)单端偏移模式
; c5 r. u9 E4 ]# [6 K2 q
, J- h4 T+ t: l0 n+ V在单端偏移模式中, 通过将负输入内部连至0 V进行转换, 负输入的相应引脚(SDADCx_AINyM)+ o* s7 B) c/ N" f: Y& l2 X# P
可用作其它用处。要测量的信号施加于正输入 SDADCx_AINyP。此工作模式与差分模式类
8 }6 ?% f9 V  a似,只是输出数据范围仅为 0 到 +32767,而不是 –32767 到 +32767,因此有一半的动态范
! c: P3 B* P1 d" B2 ?; f% U# I1 _围损失,导致 SNR 下降。+ Z, w0 E- q! z) _3 _
公式为:
# w; r1 w5 }6 o( g% bVin = SDADCx_AINyP = ReadData * Vref/(2 x 增益 x 32767)6 O. a5 e, V9 T- n' a

  p1 ~& T6 W3 S' I2 ^/ y; q5 i
20190708164224478.png

- Y) [: J3 m6 `' @9 Y* [2 i1 e
5 E# B& _" ~* k2 E; g+ a' I                        (3)单端零参考模式/ \1 F: S4 h' _  ^" O: H2 C
0 V! \3 A4 }! `8 H
信号施加于正输入 SDADCx_AINyP,负输入设为信号参考 (一般为 0 V)。此模式将一半标
. M. C( J* D1 I度的输入共模注入 ADC,以此保持了与差分模式一样的动态范围 (-32767 到 +32767)。在
, _! z0 H% M7 J6 E& I6 l; R( b此模式中,注入的共模取决于增益变化。
# n. `1 z6 l- A8 o. B公式为:
% b6 V" e& v! B; q% f* nVin = SDADCx_AINyP = (ReadData + 32767) * Vref/( 增益 x 65535)
) R" ^' U% D' |2 N# C2 {. W
- \! E9 U9 F0 I1 y' _( @" K+ }
20190708164254879.png

, o' o) G1 b2 @3 W/ g# X3 Z( ?4 b2 H- W* q8 [5 v4 e$ ]2 l9 |
当通道 p (p 为偶数)用于差分模式中时,通道 p+1 会自动用作负输入/ K3 F2 v: @' m, q
(SDADCx_AINyM),因此通道 p+1 不能用于单端模式 (零参考模式或偏移模式)。
0 B3 a" p" K) W$ v当通道 4 配置于差分模式中时,通道会 5 自动用作负输入,因此通道 5 不能用于单端偏移模
; o7 O/ l1 m' h8 O式或单端零参考模式7 o" l: W0 |' p

1 \9 E$ l) ~& r! W; x7 T' j0 G' C+ V2 y" e6 {3 E5 H
, B5 t4 n+ g- K6 \

& B% `" q' h# [$ m9 \
- j1 r$ P8 _/ H; N4 i& W
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