MSP430 ADC12 最高采样率测试

使用的MSP430型号为MSP430F5529LP（Lauchpad）

MSP430x5xx and MSP430x6xx Family User's Guide 给出：其内置12位ADC的最高采样率约为200ksps

下面详述ADC设置过程。

1.设置ADC转换模式为Repeat-single-channel；

2.设置ADC的转换时钟sample-and-hold source （SHI）

3.设置定时器A为输出输出模式

4.设置输入通道

5.设置ADC12SHP位

6.设置采样保持时间

1.设置ADC转换模式为Repeat-single-channel；

请通过设置ADC12CONSEQx位来设置转换模式。

2.设置ADC的转换时钟sample-and-hold source （SHI）

选择为定时器A的输出；

对于ADC12SHSx位，默认值为0h，也就是ADC12SC位控制一次转换或多次转换的开始。在这一点上，官网上给出的大部分例程都保持默认设置。比如：

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?devices=MSP430F5529&node=ALGZRALuAjj-L1sgzhrl-Q__IOGqZri__LATEST

本例程中需要选择定时器输出控制转换的开始， MSP430x5xx and MSP430x6xx Family User's Guide 中告诉我们需要查找device-specific data sheet

在这一点上，MSP430G2553 的ADC10的寄存器说明中则直接给出了对应的定时器：

下图摘自 MSP430x2xx Family User's Guide

对于F5529的ADC12，我们在 MSP430F552x, MSP430F551x Mixed-Signal Microcontrollers 中可以找到答案：

这样，设置ADC12SHS位为ADC12SHS_1，就可以通过TA0.1输出一个PWM波控制ADC转换。

注意，由于使用了TimerA控制转换，我们就不再需要控制ADC12SC位来开启转换。

也就是说官网示例中的以下语句我们不需要。

 ADC12CTL0 |= ADC12SC;                   // Start sampling/conversion

同理，官网的给出的单通道重复转换的另一个示例中：

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?devices=MSP430F5529&node=AF4y3ALvJIfHLG8i78B81g__IOGqZri__LATESThttps://dev.ti.com/tirex/explore/node?devices=MSP430F5529&node=AF4y3ALvJIfHLG8i78B81g__IOGqZri__LATEST

ADC12MSC位的设置我们也不再需要，因为我们是通过定时器输出的PWM波来控制转换的，ADC12MSC位被设置为1时，得到一个数据后，下一个数据将会被立即转换，并不受PWM波的控制。（见下）

3.设置定时器A为输出输出模式

TA0.1输出应为周期为200kHz的PWM波。

这里选择Output Mode 3，输出PWM波的周期只受TAxCCR0控制。

如果你的MSP430SMCLK为8MHz，且SMCLK被选为定时器的时钟源，那么TAxCCR0应该为：

$\mathrm{TAxCCR0}=\frac{8MHz}{200kHz}=40$

TAxCCR1的值将只影响占空比。

选择其他的输出模式请根据实际进行设置。

4.设置输入通道

上图来自：

MSP430F5529 LaunchPad™ Development Kit (MSP‑EXP430F5529LP)

slau533d.pdf

上图仍然来自：MSP430F552x, MSP430F551x Mixed-Signal Microcontrollers

这里选择P6.0作为ADC输入引脚。

5.设置ADC12SHP位

该位控制采样的模式。

Extended Sample Mode：

Pulse Sample Mode：

这里的理解为：SHI(已经被我们设置为定时器的输入）控制采样和转换时序。

对于 Extended Sample Mode，采样时长将与其高电平时间保持一致，这样在某些情况下可能导致转换出错。

比如，每次采样间隔完全足够完成一次转换，但由于低电平时间过短（比如占空比为99%），t_convert短于13个ADC12CLK，转换就会出错。

对于Pulse Sample Mode，SHI的上升沿触发采样开始，但采样时长由ADC12SHT位控制（见下一部分）

6.设置采样保持时间

由于需要达到最高转换速率，这里的设置需要异常谨慎。

下面稍作分析。

上图仍然来自：MSP430F552x, MSP430F551x Mixed-Signal Microcontrollers

上图来自：MSP430x5xx and MSP430x6xx Family User's Guide

ADC12 clock source默认值为0,即ADC12OSC,其频率范围为：4.2~5.4MHz。

这里估算时按5MHz算，则其周期为：1/5M=200ns=0.2us

而我们需要达到的转换速率为200kHz，即每5us开始一次新的采样转换。

假如我们设置ADC12SHT0x位为0010b，也就是采样时间为16个ADC12CLK，则至少需要16*0.2=3.2us进行采样。

同时在当前配置下，t_convert的最小值为2.4us，那么：

$t_{sample}+t_{convert}\geq 5.6\mu s>5\mu s$

无法完成任务。这里测试的情况是采样点数不够。

所以只能设置ADC12SHT0x为0001b或0000b，其他值统统不行。

另一种解决方案，通过设置ADC12SSELx位将时钟源换为SMCLK，并将主频调成25MHz（需要进行升压操作，详见PMM模块说明，这里不多说，进而实现要求.

当然当你主频过高时，不要忘记采样时间也有要求，需要大于1000ns，否则也可能出问题。

下面贴完整代码：

#include <Clock_init.h>
/*** main.c*/
unsigned int i=0;
volatile unsigned int buf[200];
int main(void)
{WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                 // Stop WDTClock_init();Timer_Init();ADC12_Init();
}#pragma vector = ADC12_VECTOR
__interrupt void ADC12_ISR(void)
{switch(__even_in_range(ADC12IV,34)){case  0: break;                           // Vector  0:  No interruptcase  2: break;                           // Vector  2:  ADC overflowcase  4: break;                           // Vector  4:  ADC timing overflowcase  6:                                  // Vector  6:  ADC12IFG0buf[i]=ADC12MEM0;//*3.3/4096.0; 变成浮点数将会来不及采样i++;if(i>200) i=0;break;case  8: break;                           // Vector  8:  ADC12IFG1case 10: break;                           // Vector 10:  ADC12IFG2case 12: break;                           // Vector 12:  ADC12IFG3case 14: break;                           // Vector 14:  ADC12IFG4case 16: break;                           // Vector 16:  ADC12IFG5case 18: break;                           // Vector 18:  ADC12IFG6case 20: break;                           // Vector 20:  ADC12IFG7case 22: break;                           // Vector 22:  ADC12IFG8case 24: break;                           // Vector 24:  ADC12IFG9case 26: break;                           // Vector 26:  ADC12IFG10case 28: break;                           // Vector 28:  ADC12IFG11case 30: break;                           // Vector 30:  ADC12IFG12case 32: break;                           // Vector 32:  ADC12IFG13case 34: break;                           // Vector 34:  ADC12IFG14default: break;}
}

系统频率设置为25MHz （需要设置PMM升压）

void upVcc(void)//核心电压上升3级
{PMMCTL0_H = PMMPW_H;                      //开启PMM电源管理，即开锁SVSMLCTL |= SVSMLRRL_1 + SVMLE;        //配置SVML电压PMMCTL0 = PMMPW +PMMCOREV_3;           //配置内核电压，选择3级while((PMMIFG & SVSMLDLYIFG)==0);      //等待配置完成PMMIFG &=~ (SVMLVLRIFG + SVMLIFG + SVSMLDLYIFG);if((PMMIFG & SVMLIFG)==1)while((PMMIFG & SVMLVLRIFG)==0);SVSMLCTL &=~ SVMLE;                    //关闭SVMLPMMCTL0_H = 0x00;                     //锁存配置，即关锁
}void Clock_init()         //XT2为时钟源
{upVcc();P5SEL |= BIT2+BIT3;                       // Port select XT2UCSCTL6 &= ~XT2OFF;                       // Enable XT2UCSCTL3 |= SELREF_5+FLLREFDIV_2;                      // FLLref = XT2 4MHz  divider:4// Since LFXT1 is not used,// sourcing FLL with LFXT1 can cause// XT1OFFG flag to setUCSCTL4 |= SELA_2;                        // ACLK=REFO,SMCLK=DCO,MCLK=DCOUCSCTL2 = FLLD_1 + 24; //N=24         SMCLK=MCLK=DCOclkdiv:(N+1)*FFLrefclk/4=25MHz  FFLD=1—>D=2为默认值 -> DCOclk=50MHzUCSCTL0 = 0x0000;                         // Set lowest possible DCOx, MODxUCSCTL1 = DCORSEL_7;                      // Set RSELx for DCO = 16 MHz// Loop until XT1,XT2 & DCO stabilizes - in this case loop until XT2 settlesdo{UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);// Clear XT2,XT1,DCO fault flagsSFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // Clear fault flags}while (SFRIFG1&OFIFG);                   // Test oscillator fault flagUCSCTL6 &= ~XT2DRIVE0;                    // Decrease XT2 Drive according to// expected frequency 4MHz}

ADC12初始化：

void ADC12_Init()
{P6SEL |= BIT0;                            // Enable A/D channel A0ADC12CTL0 = ADC12SHT0_1 + ADC12ON;ADC12CTL1= ADC12SHP + ADC12CONSEQ_2 + ADC12SHS_1;  //SHS1: TimerA 0_1 output ADC source clk:SMLCKADC12MCTL0 = ADC12INCH_0; //Channel 0ADC12IE=0x01; //Enable interruptADC12CTL0 |= ADC12ENC;__bis_SR_register(GIE);       // Enter LPM0, Enable interrupts
}

定时器设置：

void Timer_Init()
{P1DIR |= BIT2;  //Set p1.2 as TimerA outputP1SEL |= BIT2;TA0CTL= TASSEL_2 + MC_1 + TACLR;TA0CCTL1=OUTMOD_3;
//    CCTL1=CCIE;  // Don't need Timer interrupt hereTA0CCR0=125; //T=5usTA0CCR1=62;  // Set the duty. Can be any value in this project}

结果：

输入10kHz正弦波测试，每周期应该采样得到20个数据点。

TimerA的PWM波从P1.2输出：

补充DMA操作：

#include <msp430.h>
#include <stdint.h>extern unsigned int buf[200];void DMA_Init()
{// Setup DMA0DMACTL0 = DMA0TSEL_24;                    // ADC12IFGx triggeredDMACTL4 = DMARMWDIS;                      // Read-modify-write disable
//    DMA0CTL &= ~DMAIFG;DMA0CTL = DMADT_4+DMAEN+DMADSTINCR_3+DMASRCINCR_0; // Rpt single tranferDMA0SZ = 200;                               // DMA0 size = 200__data20_write_long((uintptr_t) &DMA0SA,(uintptr_t) &ADC12MEM0);// Source block address DMA将存储ADC数据__data20_write_long((uintptr_t) &DMA0DA,(uintptr_t) &buf);// Destination single address数据存至buf数组中__bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);      __no_operation();                         // used for debugging
}