
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。9 H0 `, w2 a$ a 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。- ^8 {, b+ `6 X9 d: o. r$ ^1 I 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。 1 E% m, s" d! g C {! t1 b3 k) r1 D, X 参考:# ]: U; Z. S) |, r( Q ![]() 1 D& B6 D% i. u" ^ 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。 6 y3 {8 W- w9 S' q2 f) w 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。8 S/ Y& A( s$ p. {" }, r6 ? ( E- r* y% S0 l) r0 p ' o- n' H: U4 k ![]() $ u* e, C! m: E9 ^7 W ! t6 q& ~* A1 |1 j& U5 g( i3 ? 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。 * s9 Q h6 ]8 J* N ~0 ` 8 q: [$ e# F( {+ `: b' } 1.2 ∑∆调制器; Q0 O* f) x) f; E 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)。 8 Q$ B6 W2 s' P+ o/ W ) n" ~* b- T8 s& M; V: G ![]() O6 a& t0 y* B ![]() 2 @ A/ T' e" Q: x/ p: s 1.3 数字滤波器. g* G% k, }( L) P 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。 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。 e2 S) B/ o3 [0 \5 e • 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。 • 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。 4 F( p; Q5 C% a/ u; l+ [ - H5 e& m. s$ |0 | 完整版请查看:附件# Z0 R: j0 b8 P* ? 6 y& D* o9 j9 K! R* o6 i: |2 n |
适用于STM32微控制器的ΣΔ数字接口入门.pdf
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