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适用于STM32微控制器的ΣΔ数字接口入门

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STMCU小助手 发布时间:2023-1-31 21:08
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。% Z+ O3 G3 ]: }9 o1 e  ~/ Z' l6 q
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。
  i( d' `' e: s9 {7 J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。; E# C& n" v) |- W& g
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。7 f3 E  v2 R7 a' Z

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参考:
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3 \) ^9 o* k" `  C1 使用DFSDM的A/D转换原理概述* p. g; }0 Y+ g9 j" r- `* t
本文档支持基于Arm®(a)的设备。+ s) U; c. I  D$ \; q% u1 A
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1.1 使用DFSDM的A/D转换基础概念
. S: `4 ]9 B+ B2 p8 S使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。
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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。
' [! G$ e! Q" r# b/ T; j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。; S3 W$ @# D. x' `, ?3 F

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1.2 ∑∆调制器
6 }  X4 O7 [) m$ ?% zDFSDM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。6 ^0 f; a4 Y- h/ P6 m
∑∆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。4 s: o; R0 e, P
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。  a1 h$ U: e$ k  G# H, k+ l/ {, C
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)。1 U: G2 ?7 r$ i5 L- L

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1.3 数字滤波器. m8 B- F% K- L5 [: v4 D0 d) Z  x  o
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。
! q' n: ?0 w: u5 u, J1 jDFSDM具有其他与ADC相关的功能,包括:4 i1 d6 y/ v3 Y- i; x+ M; J4 c" N- o
• 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。8 Z# s3 {( S. q% q9 o8 A
• 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。# ?# I/ u* O% R: P; u
• 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)。- M' @: q- P- l+ W7 f$ g
• 极值检测器,用于记录最小和最大输入电压偏移。
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完整版请查看:附件! F* o: Z; `1 T! S. @, F3 d

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1 收藏 评论1 发布时间:2023-1-31 21:08

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1个回答
夜影2 回答时间:2024-7-9 13:46:57

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