浅谈CW32系列模数转换器（ADC）

模数转换器（ADC）的主要功能是将模拟量转换为数字量，方便MCU进行处理。下面以CW32L083为例介绍CW系列的模数转换器的特点和功能，并提供演示实例。

一、概述

CW32L083 内部集成一个 12 位精度、最高 1M SPS 转换速度的逐次逼近型模数转换器 (SAR ADC)，最多可将 16 路模拟信号转换为数字信号。现实世界中的绝大多数信号都是模拟量，如光、电、声、图像信号等，都要由 ADC 转换成数字信号，才能由 MCU 进行数字化处理。

二、主要特性

• 12 位精度

• 可编程转换速度，最高达 1M SPS

• 16 路输入转换通道：13 路外部引脚输入 - 内置温度传感器 - 内置 BGR 1.2V 基准 - 1/3 VDDA 电源电压

• 4 路参考电压源（Vref）：- VDDA 电源电压 - ExRef（PB00）引脚电压 - 内置 1.5V 参考电压 - 内置 2.5V 参考电压

• 采样电压输入范围：0 ~ Vref

多种转换模式，全部支持转换累加功能 - 单次转换 - 多次转换 - 连续转换 - 序列扫描转换 - 序列断续转换

• 支持单通道、序列通道两种通道选择，最大同时支持 8 个序列

• 支持输入通道电压阈值监测

• 内置信号跟随器，可转换高阻抗输入信号

• 支持片内外设自动触发 ADC 转换

• 支持 ADC 转换完成触发 DMA

三、转换时序

ADC 的转换时序如下图所示：

向 ADC 控制寄存器 ADC_CR0 的 EN 位域写入 1，使能 ADC 模块。

ADC_CR0.EN 由 0 变为 1 约 40μs 后 ADC_ISR.READY 标志位置 1，表示模拟电路初始化完成，可以开始进行 ADC 转换。

向 ADC 启动寄存器 ADC_START 的 START 位域写入 1，启动 ADC 转换，转换完成后硬件自动清零。

ADC 工作时钟 ADCCLK，由系统时钟 PCLK 经预分频器分频得到，通过控制寄存器 ADC_CR0 的 CLK 位域可选择 1 ~ 128 分频

四、工作模式

ADC 控制寄存器 ADC_CR0 的 MODE 位域配置 ADC 工作模式

启动 ADC 转换，可通过向 ADC 启动寄存器 ADC_START 的 START 位域写 1；也可通过其他外设来触发。

五、实际案例

GTIM1定时器定时1S，定时器1S中断触发启动ADC转换，采样AIN1，并通过GTIM2以PWM方波输出ADC采样值：PWM占空比50%，周期为1Hz-5000Hz，对应ADC的0-4095采样值。

1.配置ADC测试IO口

voidADC_PortInit(void)
{
REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN,SYSCTRL_AHBEN_GPIOA_Msk);//打开GPIO时钟
REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN2,SYSCTRL_APBEN2_ADC_Msk);//打开ADC时钟
PA01_ANALOG_ENABLE();//setPA01asAIN1INPUT
}

2.LED初始化

voidLED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure={0};
REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN,SYSCTRL_AHBEN_GPIOC_Msk);//打开GPIO时钟
/*ConfiguretheGPIO_LEDpin*/
GPIO_InitStructure.Pins=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_Init(CW_GPIOC, GPIO_InitStructure);
PC02_SETLOW();//LEDsareoff.PC03_SETLOW();
}

3.PWM IO初始化

voidPWM_PortInit(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure={0};
/*PA5PWM输出*/
__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/*ConfigurethePWMoutputpin*/
GPIO_InitStructure.Pins=GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_Init(CW_GPIOA, GPIO_InitStructure);
PA05_AFx_GTIM2CH1();
}

4.GTIM初始化

voidGTIM_Init(void)
{
GTIM_InitTypeDefGTIM_InitStruct={0};

//REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN1,SYSCTRL_APBEN1_GTIM1_Msk);//打开GTIM1
__RCC_GTIM1_CLK_ENABLE();//打开GTIM1时钟GTIM_InitStruct.Mode=GTIM_MODE_TIME;
GTIM_InitStruct.OneShotMode=GTIM_COUNT_CONTINUE;
GTIM_InitStruct.Prescaler=GTIM_PRESCALER_DIV1024;
GTIM_InitStruct.ReloadValue=62499ul;//T=1s.
GTIM_InitStruct.ToggleOutState=DISABLE;
GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM1, GTIM_InitStruct);
GTIM_ITConfig(CW_GTIM1,GTIM_IT_OV,ENABLE);
NVIC_ClearPendingIRQ(GTIM1_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(GTIM1_IRQn);
NVIC_SetPriority(GTIM1_IRQn,0x03);

__RCC_GTIM2_CLK_ENABLE();//打开GTIM2时钟
GTIM_InitStruct.ReloadValue=0xFFFFu;
GTIM_InitStruct.ToggleOutState=ENABLE;
GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM2, GTIM_InitStruct);
valuePeriod=GTIM_InitStruct.ReloadValue;
valuePosWidth=valuePeriod>>1u;
GTIM_OCInit(CW_GTIM2,GTIM_CHANNEL1,GTIM_OC_OUTPUT_PWM_HIGH);
GTIM_SetCompare1(CW_GTIM2,valuePosWidth);
GTIM_Cmd(CW_GTIM2,ENABLE);
}

5.主程序main

uint16_tvalueAdc;
uint32_tvalueAdcAcc;
volatileuint8_tgFlagIrq;
uint16_tgCntEoc=0;
uint8_tcntSample;
floatfTsDegree;
uint32_tvaluePeriod;
uint32_tvaluePosWidth;
uint32_tvalueReload=0xFFFFu;
intmain(void)
{
uint8_tres;
ADC_InitTypeDefADC_InitStructure={0};
ADC_WdtTypeDefADC_WdtStructure={0};
ADC_SingleChTypeDefADC_SingleChStructure={0};
RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);//以下从HSI切换到PLL
RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI,8000000UL,RCC_PLL_MUL_8);
//开启PLL，PLL源为HSI
__RCC_FLASH_CLK_ENABLE();//打开FLASH时钟
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_3);
res=RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);//切换系统时钟到PLL：64MHz。
ADC_PortInit();//配置ADC测试IO口
LED_Init();//LED初始化
PWM_PortInit();
GTIM_Init();
ADC_StructInit( ADC_InitStructure);//ADC默认值初始化
ADC_WdtInit( ADC_WdtStructure);//ADC模拟看门狗通道初始化
ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv=ADC_Clk_Div128;//ADCCLK:500KHz.
ADC_InitStructure.ADC_InBufEn=ADC_BufEnable;
ADC_InitStructure.ADC_SampleTime=ADC_SampTime10Clk;
ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn=ADC_DiscardNull;//配置单通道转换模式
ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux=ADC_ExInputCH1;//选择ADC转换通道
ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct=ADC_InitStructure;
ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct=ADC_WdtStructure;
ADC_SingleChOneModeCfg( ADC_SingleChStructure);
ADC_ITConfig(ADC_IT_EOC,ENABLE);
ADC_EnableIrq(ADC_INT_PRIORITY);
ADC_ClearITPendingAll();
ADC_Enable();//ADC使能
ADC_ExtTrigCfg(ADC_TRIG_GTIM1,ENABLE);//ADC外部中断触发源配置
GTIM_Cmd(CW_GTIM1,ENABLE);
while(1)
{
while(!(gFlagIrq ADC_ISR_EOC_Msk));
gFlagIrq=0u;PC03_TOG();
valueAdc=ADC_GetConversionValue();
valueReload=((4095u*125000ul)/(4999u*valueAdc+4095u)+1)>>1;
GTIM_SetCounterValue(CW_GTIM2,0u);//reset.
GTIM_SetReloadValue(CW_GTIM2,valueReload);
GTIM_SetCompare1(CW_GTIM2,valuePosWidth);//等待ADC外部中断触发源启动下一次ADC转换
}
}

6.实验展示

通用定时器GTIM1定时1s自动触发ADC模块进行转换，ADC通道为AIN1:PA01。

通用定时器GTIM2将AIN1的ADC采样值转换成频率可变的PWM方波，占空比50%，使用PA05作为PWM输出。ADC采样值为0时，PWM方波频率为1Hz；ADC采样值为4095时，PWM方波频率为5KHz。

来源：武汉芯源半导体

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审核编辑 黄宇