很多時(shí)候，一個(gè)電壓不僅僅需要定性（高電平或者低電平），而且要定量（了解具體電壓的數(shù)值）。這個(gè)時(shí)候就可以用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）了。這次的內(nèi)容是測量開發(fā)板搭載的滑動變阻器（VR1）的電壓，然后把ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過UART打印出來。同時(shí)，也簡單介紹了校準(zhǔn)的方法。

SAM4E芯片中，ADC是由AFEC管理的。同時(shí)，AFEC可以使用一個(gè)多路復(fù)用器以選擇需要轉(zhuǎn)換的信號的通道，也可以通過平均多次ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果以提高轉(zhuǎn)換精確度。

一、電路圖

通過順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)該變阻器，PB1引腳電壓將變大，其電壓變化范圍為0—3.3V。使用的AFEC為AFEC0，通道編號為5。

通過JP3可以選擇參考電壓的大小。默認(rèn)情況下，參考電壓為3.3 V。

需要注意的是，而在JP3短接2、3腳時(shí)，參考電壓為3.0 V。

二、ADC電氣特性

該AFEC有效的時(shí)鐘范圍為1—20 MHz，最大采樣頻率是1 MHz。同時(shí)也需記下啟動、跟蹤、設(shè)置等時(shí)間，這在使用AFEC時(shí)會用到。另外，傳送時(shí)間在芯片手冊中沒有詳細(xì)說明，只說明將TRANSFER字段設(shè)置為1。

由于需要使用較高波特率進(jìn)行UART通信，所以將MCK設(shè)置為96 MHz。在此情況下，能設(shè)置的最高的AFEC時(shí)鐘頻率為16 MHz（將AFEC_MR的PRESCAL參數(shù)設(shè)置為2），即每個(gè)AFEC時(shí)鐘的周期為62.5 ns。

由此可以計(jì)算出，從關(guān)閉狀態(tài)下，完全啟動AFEC最多需要512個(gè)AFEC時(shí)鐘。在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)數(shù)字可以減小。

三、AFEC初始化

準(zhǔn)備工作為將MCK設(shè)置為96 MHz，開啟UART并讓printf通過UART輸出。

PMC及GPIO設(shè)置。

AFEC工作模式。有兩個(gè)寄存器可以設(shè)置AFEC的工作模式：

1234567891011121314AFEC0->AFEC_MR =AFEC_MR_TRGEN_DIS // 關(guān)閉硬件觸發(fā)| AFEC_MR_SLEEP // 轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)入睡眠模式| AFEC_MR_PRESCAL(2) // AFEC CLK = 96M / 6 = 16 M| AFEC_MR_STARTUP_SUT512 // MAX 32 us| AFEC_MR_SETTLING_AST3 // MIN 100 ns| AFEC_MR_ANACH_ALLOWED| AFEC_MR_TRACKTIM(2) // MIN 160 ns| AFEC_MR_TRANSFER(1)| AFEC_MR_USEQ_NUM_ORDER;AFEC0->AFEC_EMR =AFEC_EMR_RES_NO_AVERAGE // 進(jìn)行 12bit 采樣;

設(shè)置增益參數(shù)及關(guān)閉差分模式：

12AFEC0->AFEC_CGR = AFEC_CGR_GAIN5(0);AFEC0->AFEC_DIFFR &= ~((uint32_t)1 << 5); // 不使用差分模式

啟用通道：

1AFEC0->AFEC_CHER = AFEC_CHER_CH5;

四、實(shí)現(xiàn)

轉(zhuǎn)換指定通道的輸入

1234567891011uint16_t GetADCValue(intch){// 軟觸發(fā)以開始轉(zhuǎn)換AFEC0->AFEC_CR = AFEC_CR_START;// 等待轉(zhuǎn)換完成（通過查詢相應(yīng)的EOC位判斷轉(zhuǎn)換是否完成）while((AFEC0->AFEC_ISR & (1<AFEC_CSELR = AFEC_CSELR_CSEL(ch);returnAFEC0->AFEC_CDR;}

輪詢滑動變阻器的電壓，并在電壓波動超過指定閥值時(shí)打印出當(dāng)前電壓。

1234567891011121314151617constintmin_diff = 10; // 閥值intdiff;uint16_t adcv; // ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果uint16_t last_adcv = ~0;while(1){adcv = GetADCValue(5);//判斷電壓波動是否超過閥值diff = (int32_t)adcv - last_adcv;if(!(diff > (-min_diff) && diff < min_diff)){last_adcv = adcv;printf("%dnr", (int)adcv);}// 等待for(volatileinti=0; i< 0xFFFF; ++i);}

五、校準(zhǔn)

在運(yùn)行該示例時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑動變阻器VR1逆時(shí)鐘旋至極限，即PB1引腳電壓為0V時(shí)，ADC的輸出為2048左右。而當(dāng)PB1電壓約為3.3 V的一半時(shí)，ADC輸出值約為4095——即達(dá)到輸出的最大值。

可以推測出存在一個(gè)約為2048的偏移誤差。這個(gè)誤差在一個(gè)ASF的示例中被提及：“AFEC內(nèi)部的偏移為0x800……”。所以我們需要對此進(jìn)行校準(zhǔn)：

1234AFEC0->AFEC_CSELR = 5;//AFEC內(nèi)部偏移為 0x800//該校準(zhǔn)在參考電壓為3.3V 時(shí)有效AFEC0->AFEC_COCR = AFEC_COCR_AOFF(0x800);

AFEC_COCR的寄存器是作用于AFEC內(nèi)部的DAC的：

同時(shí)，通過該模塊圖也可以知道增益與偏移校準(zhǔn)作用于輸入V的方式如下：

偏移電壓：

V_offset = ( offset / 4096 ) * V_ref

ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電壓：

V_adc_in = ( V – V_offset) * gain

最后，將轉(zhuǎn)換的數(shù)值加上0x800。