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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。
- G8 ]! U3 l  \, J  H" @, m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。  f1 [: M1 [' H3 v4 P2 c
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。
# T3 G' ^* H. S' c2 d* [0 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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1 使用DFSDM的A/D转换原理概述
% t1 x3 |  j8 g# q本文档支持基于Arm®(a)的设备。
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9 ]; D& @, x3 q8 [& y9 [1.1 使用DFSDM的A/D转换基础概念" W# h. ]$ \5 F1 ^
使用DFSDM的模数转换基础框图请参见 图 1。' x* o. G$ R6 H" n6 [: T
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- Q/ _- Y* k9 \: }0 _7 s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。0 `+ m  @$ r" Z: a
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。
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1.2 ∑∆调制器
" ?; d" q" O4 A8 |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。6 V* l3 b; ?* P8 W1 ~
∑∆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。; w) A0 F( @( U) P; ^/ X4 {
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。8 p4 Q! E$ l6 l/ s' G% v
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)。( o% z* P* u, s! L- l' O! \

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) M6 J  w$ L# ^1.3 数字滤波器
' @( e5 l5 [  c* _2 JDFSDM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 C9 u% n6 _" |) b" p* z, A
DFSDM具有其他与ADC相关的功能,包括:
3 ?/ m  C/ {' ]; S- W6 _7 e• 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。( ~% W9 S' \, g5 ]$ H
• 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。* q) Y, J1 _+ _8 l( L/ S4 \
• 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)。& e0 {! U, Z. v$ J5 k3 C
• 极值检测器,用于记录最小和最大输入电压偏移。3 H" ?0 G% s; @" K( [
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/ H# n* _- p! ^! |  X5 e+ C/ X! t2 }完整版请查看:附件4 v" I2 U7 ]! x+ o6 W0 V. G
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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

谢谢分享👍

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