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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。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。
) v( ^$ x" g  ]7 q0 V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。
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参考:# ]: U; Z. S) |, r( Q

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1 使用DFSDM的A/D转换原理概述
4 {$ b# {" v: b% w% u& W; [2 d, m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
8 k5 ~  p/ k9 q- }9 w使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。8 S/ Y& A( s$ p. {" }, r6 ?
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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。
/ |" ?5 u/ N0 T( h8 E- y$ S7 z/ T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。
9 H/ H& F4 j, E3 }: R' Q3 z* s9 Q  h6 ]8 J* N  ~0 `
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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。
2 X0 ]$ ]& C+ 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。
0 ^- V0 H7 l& o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。
3 Z9 C' i% t1 T0 l# Z, O7 s( s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)。
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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。
; ~0 z7 c* q, h9 e1 }DFSDM具有其他与ADC相关的功能,包括:
& `, f& C) ~) `2 F9 ^6 m• 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。
+ v% w# q3 M; M* c• 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)。
3 |6 |2 m9 |- ?- \- P. {• 极值检测器,用于记录最小和最大输入电压偏移。
+ W( i' {: w" E& z; {9 e& G' t% D6 R4 F( p; Q5 C% a/ u; l+ [
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完整版请查看:附件# Z0 R: j0 b8 P* ?
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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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