DSP芯片TMS320F2812之ADC模块的说明及使用步骤

重要前提：DSP芯片最为重要的功能是能够高效完成复杂数字信号处理！切记不要将DSP芯片与MCU和FPGA混为一谈，它与两者之间都存在交集功能，但不能完全等同。具体关系可以参考其他博主的博客:

硬件小白名词解释DSP、MCU、FPGA、IC、CPU、MPU、ROM、RAM

众所周知，ADC模块是进行数字信号处理的重要前提。只有将模拟信号合理正确地采集为数字信号才能进行复杂的处理，最终得到达到要求的信号。TMS320F2812的ADC是一个12位的单转换器，但是有16个输入通道，意味着每一路通道必须有序地进入转换器进行转换，所以ADC模块的配置就是有序规则的制定。

TMS320F2812之ADC模块：

一、ADC模块功能框图

红色方框：ADC输入通道
橙色方框：采样/保持的采价时间窗口（可以理解为信号处理中对模拟信号每次进行采样时，开关闭合的时间）
黄色方框：12位ADC转换内核
绿色方框：结果寄存器（很好理解，每次转换过后的结果都会有序地存放于此）
蓝色方框：两个可以级联的排序器

二、基本名词解释：

1、排序器：AC模块拥有2个排序器，每个排序器拥有可以8个寄存器，每个寄存器内存放的数据可以理解为某个或两个输入通道的映射。所谓排序，就是哪个寄存器在前面，它所映射的输入通道就会先进行AD采样和转化，后面的将依次进行。
2、级联：级联的意思是将两个排序器合并为一个排序器，排序器1在前，排序器2在后，那么所表示的顺序就可以是0-15，一样，谁在前谁先进行AD采样和转换。
3、双排模式：两个排序器独立工作，但切记并非同时工作，先进行排序器1中寄存器存储数据所映射的输入通道的采样和转换，转换完成后再进行排序器2的操作。
4、单排（级联）模式：两个排序器级联为一个排序器，就没有先后可言，可以看做一个拥有16个寄存器的大排序器。
5、顺序采样模式：意味着排序器中每个寄存器内存放的数据只能映射一个输入通道，要么是A，要么是B。
6、同步采样模式：意味着排序器中每个寄存器内存放的数据映射两个输入通道，且一个是A，一个是B。
注意：那么ADC模块就会有四种工作模式：
（1）双排顺序采样
（2）双排同步采样
（3）单排顺序采样
（4）单排同步采样

三、ADC寄存器详细介绍

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(1).ADCTRL1(16bits)====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|Reserved  |RESST     |SUMOD1    |SUMOD0    |ACQ PS3   |ACQ PS2   |ACQ PS1   |ACQ PS0   |CSP       |CONT RUN  |SEQ1 OVRD |SEQ CASC  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |===============================================================================================================================================================================
14：   ADC模块复位
11-8:  ADC模块采样/保持时间配置(可以理解为信号处理中对模拟信号每次进行采样时，开关闭合的时间)
7：    ADC时钟配置位：1时2分频；0时不分频.
6：    ADC连续采样配置位：1时连续采样模式;当排序计数器递减为0时，在下一次采样之前，排序计数器会重装载最大转换通道寄存器中的值，进行又一次序列采样;0时非连续采样模式;即只单独采样一次序列排序，一次序列采样结束后，会关闭ADC模块.
5.     ADC顺序覆盖功能寄存器：1时排序器中的值可以重复；0时排序器中值不可以重复；
4：    排序器模式选择配置位：1时单排序器模式(级联模式)0时双排序器模式
(2).ADCTRL2(16bits)====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|EVBSOC SEQ|RST SEQ1  |SOC SEQ1  |Reserved  |NTENA SEQ1|NTMOD SEQ1|Reserved  |EVASOCSEQ1|EXTSOCSEQ1|RST SEQ2  |SOC SEQ2  |Reserved  |NTENA SEQ2|NTMOD SEQ2|Reserved  |EVBSOCSEQ2| ===============================================================================================================================================================================
14：   排序器1复位控制位
13：   排序器1软件开启位
6：    排序器2复位控制位
5：    排序器2软件开启位
(3).ADCTRL3(16bits)  ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |ADCBGRFDN1|ADCBGRFDN0|ADCPWDN   |ADCCLKPS[3:0]                              |SMODE_SEL |===============================================================================================================================================================================
7-6：  ADC模块供电管理
5：    ADC模块上电开启位
补：7-5：一般如下配置：111：ADC上电110：ADC掉电000：ADC关闭
4-1：  ADC模块时钟分频位
0：    采样模式配置位：1时同步采样模式0时顺序采样模式
(4).ADCMAXCONV(16bits)   ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |MAXCONV2_2|MAXCONV2_1|MAXCONV2_0|MAXCONV1_3|MAXCONV1_2|MAXCONV1_1|MAXCONV1_0|   ===============================================================================================================================================================================
6-4：  排序器2最大采样次序
3-0：  在双排模式下，2-0为排序器1最大采样次序；在单排(级联)模式下，3-0为整个单排的最大采样次序.
(5).ADCASEQSR(16bits)    ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |SEQ CNTR3 |SEQ CNTR2 |SEQ CNTR1 |SEQ CNTR0 |Reserved  |SEQ2STATE2|SEQ2STATE1|SEQ2STATE0|SEQ1STATE3|SEQ1STATE2|SEQ1STATE1|SEQ1STATE0|    ===============================================================================================================================================================================
11-8： 排序器计数器
7-4：  排序器2状态位
3-0：  排序器1状态位
(6).ADCST(16bits)    ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |EOS BUF2  |EOS BUF1  |INSEQ2CLR |INSEQ1CLR |SEQ2 BSY  |SEQ1 BSY  |INT SEQ2  |INT SEQ1  |             ===============================================================================================================================================================================
(7).ADCCHSELSEQ1(16bits)     ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|CONV03                                     |CONV02                                     |CONV01                                     |CONV00                                     |     ===============================================================================================================================================================================
在顺序采样模式下，每4位的最高位来判断A端还是B端(0为A端，1为B端)，低3位为管脚号；
在同步采样模式下，每4位的最高位将会变成无效位，低3位为A和B管脚号.
(8).ADCCHSELSEQ2(16bits)     ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|CONV07                                     |CONV06                                     |CONV05                                     |CONV04                                     |       ===============================================================================================================================================================================
在顺序采样模式下，每4位的最高位来判断A端还是B端(0为A端，1为B端)，低3位为管脚号；
在同步采样模式下，每4位的最高位将会变成无效位，低3位为A和B管脚号.
(9).ADCCHSELSEQ3(16bits)     ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|CONV11                                     |CONV10                                     |CONV09                                     |CONV08                                     |               ===============================================================================================================================================================================
在顺序采样模式下，每4位的最高位来判断A端还是B端(0为A端，1为B端)，低3位为管脚号；
在同步采样模式下，每4位的最高位将会变成无效位，低3位为A和B管脚号.
(10).ADCCHSELSEQ4(16bits) ====15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|CONV15                                     |CONV14                                     |CONV13                                     |CONV12                                     |                ===============================================================================================================================================================================
在顺序采样模式下，每4位的最高位来判断A端还是B端(0为A端，1为B端)，低3位为管脚号；
在同步采样模式下，每4位的最高位将会变成无效位，低3位为A和B管脚号.
(11).ADCRESULTn(16bits)  ===15====|====14====|====13====|====12====|====11====|====10====|====09====|====08====|====07====|====06====|====05====|====04====|====03====|====02====|====01====|====00====|D11      |D10       |D9        |D8        |D7        |D6        |D5        |D4        |D3        |D2        |D1        |D0        |Reserved  |Reserved  |Reserved  |Reserved  |                                                                    ===============================================================================================================================================================================
共有16个结果寄存器，注意读取结果时，必须右移4位.

四、ADC模块配置步骤（TI公司喜欢定义位域结构体）C语言结构体中的冒号用法

步骤一：ADC模块供电管理

   /*ADC供电管理相关寄存器配置,值固相对固定（均省去官方延时操作，实际操作中需加上）*/AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET = 1;AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN = 0x3;AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN = 1;

步骤二：ADC模块时钟配置

    /*ADC模块时钟配置*/AdcRegs.ADCTRL1.bit.CPS = VALUE1;AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = VALUE2;

步骤三：.ADC模块采样/保持时间配置：

    /*ADC模块采样频率配置*/AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = VALUE3;

步骤四：ADC采样模式配置：

    /*ADC采样模式配置*/AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = VALUE4;//单排还是双排AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL = VALUE5;//顺序还是同步AdcRegs.ADCTRL1.bit.CONT_RUN = VALUE6; //连续还是非连续

步骤五：ADC采样通道配置：

    /*ADC采样通道配置*/AdcRegs.ADCMAXCONV.all = VALUE7;//排序器次序AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_OVRD = VALUE8；//排序器可覆盖还是不可覆盖//排序器1配置(根据实际情况进行配置)//例如AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0x0;     //先A0，后B0//排序器2配置//例如AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV08 = 0x1;      //先A1，后B1

步骤六：ADC模块开启配置：

AdcRegs.ADCTRL2.all = VALUE9;//用相应的方法开启排序器

以上均是关于ADC模块的基础配置，必须根据实际工程来考虑和判断相应的配置问题，是查询法读值还是中断读值，是软件开启还是中断开启，都需要考虑大局。

五、总结

DSP芯片确实可以给我们带来诸多数字信号处理的运算，但往往不会单片使用；在高端嵌入式系统中，为了充分高效地利用资源，往往不会去使用DSP芯片中相对过剩的控制单元；至于DSP芯片的核心部分，也可以用FPGA 来实现，所以高端嵌入式SOC中一般包含了特定架构的DSP。
但是不可否认的是，高性能DSP单片在某些领域完全可以取代复杂多核心板卡，只需要一个DSP芯片既可以完成复杂的数字信号处理也可以进行简单的实时控制。