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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。
' e* l; Q6 m- F- A; V4 d% R! s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。2 y/ H, {" f4 K, E& ^$ i  S
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。
( B8 a9 S0 E; Z: Y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。
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参考:
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/ V. Q5 o& B2 `# R. Y: I8 u1 使用DFSDM的A/D转换原理概述
% J' L% L& s# S5 I+ H本文档支持基于Arm®(a)的设备。
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1.1 使用DFSDM的A/D转换基础概念
7 f) |  G/ O2 u* z使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。' k# j! f  F8 P

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8 b: T9 \4 W2 i& a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# d  k3 \. G8 m( [
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。2 E1 B8 t. y3 n0 c" F. M1 z

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1.2 ∑∆调制器1 L: D7 c9 ?/ Z
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。0 W0 G! T! s; U  @+ W
∑∆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。- H3 L' |9 i, ?( 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。# u- y! q  \" G8 T, u
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)。& r1 n% _& w) d$ [! a8 {- Z' x7 v
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1.3 数字滤波器
% [5 K/ P2 j( g) z; d" U  U1 j% XDFSDM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。! E4 D- s/ Y5 r3 M  [+ b! D
DFSDM具有其他与ADC相关的功能,包括:
9 `4 A3 v- X* s! X7 c* F• 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。
# v. t& u9 Y3 Y• 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。/ n& R3 N9 z4 v6 A/ ^- |
• 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)。7 s$ J" ^( I, a2 M: Y) v
• 极值检测器,用于记录最小和最大输入电压偏移。" L( p' S) [7 e9 Y. f* a) j

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完整版请查看:附件
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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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