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。( ~( ~5 k e2 }2 T$ ~6 \7 G 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。 # A5 r# q! s/ g9 | R7 [& H 参考:2 n4 @& v6 K3 e8 n. J( W5 } + l% D. t# T0 m; T$ [+ Q: k, E 1 e% R# C! v. z; P / }& x8 @- x/ b$ c E, {! b+ E 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。* s3 ]) m/ ^- Z, K( ?6 l * T) v, l. _6 M3 }3 m/ D$ m: M! X 1.1 使用DFSDM的A/D转换基础概念$ v) T, v# Q! \ {" @ 使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。 ' V/ B7 I/ c$ q+ Q' T! {& x 0 } j* |& R" Z1 K" a3 K 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。( c1 O/ S- e3 q! O8 N9 Q 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。 7 O8 H( H' M7 [$ U- z 1.2 ∑∆调制器4 G* p8 f M. b* @/ N* i- F 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。3 t8 b1 {0 p3 l& n( r0 b' X, W 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。! t) g8 U9 `. @! @6 x' z 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)。8 r. Q; Q) v& f6 @ 1 w8 K8 C9 ` Y1 ?6 X& O0 S 9 Q: C# e& N: Z % z2 g7 `$ ^2 ? . z2 B+ z: l0 j) b: C @, ? 1.3 数字滤波器 DFSDM外设(数字滤波器,用于∑∆调制器)处理A/D转换的数字部分。数字数据流由外部∑∆调制器提供。DFSDM的基本功能是实现数字滤波器。DFSDM处理流程包括对快速速率输入串行流取平均值,产生具有更高分辨率的并行、低速率数据输出。DFSDM嵌入式滤波器具有一组可配置参数,可以调整输出分辨率和数据速率,满足应用要求。7 t( M2 }1 L/ `8 d0 j0 G& _ DFSDM具有其他与ADC相关的功能,包括: • 每个通道上的独立快速看门狗,具有可编程速度和分辨率,可检测超过最小或最大允许电压电平的输入信号。5 z: g- G G5 s( U( @% Z • 刹车信号生成,用于即时向其他外设(定时器)报告模拟看门狗或短路检测等事件。# B$ T; i& N" Z) `1 j* ?) B • 每个通道上的短路检测器,可以非常快速地检测信号钳位:当输入电压达到其中一个模拟量程限制,并在超过给定的持续时间内保持稳定时(独立于主转换)。 • 极值检测器,用于记录最小和最大输入电压偏移。 $ T# |- c. ] L6 s6 n' ~+ ~ 2 u/ Y( e7 L6 } u 完整版请查看:附件! Z" e% ~& l3 m5 f ( e/ l& ~! G0 c1 x& \5 @ 6 Q+ L( j) \' u% K/ O* u |
适用于STM32微控制器的ΣΔ数字接口入门.pdf
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