MSP430程序库<十>ADC12模块

msp430内部含有ADC12模块，可以完成12位的模数转换，当对精度或其他指标要求不高时，可以选用430单片机内部的ADC12完成模数转换工作。这里主要实现了一个比较通用的ADC12模块初始化程序，具体的数据存储和处理需要自己在中断处理函数中添加。

1. 硬件介绍：

   msp430单片机内的ADC12模块的特点如下：12位转换精度，1位非线形误差，1位非线形积分误差；多种时钟源给ADC12模块，切本身自带时钟发生器；内置温度传感器；TimerA/TimerB硬件触发器；8路外部通道和4路内部通道；内置参考电压源和6种参考电压组合；4种模式的模数转换；16bit的转换缓存；ADC12关闭支持超低功耗；采用速度快，最高200Kbps；自动扫描和DMA使能。430内部的ADC12功能还是蛮强大的，可以有定时器触发模数转换开始，还可以和内部的DMA模块共同使用，完成高速的采样转储等高级功能。

   这个AD的转化公式如下，可以根据它计算采样的模拟电压值：

   

   使用AD是还要注意采样时间，430单片机的模数ADC12模块的等效模拟电压输入电路如下：

   

   其中V_S是信号源电压，R_S是信号源内阻，V_I在Ax(ADC12模块模拟输入端)上的电压，R_I单片机内多路开关等效电阻，V_C是保持电容上的电压(ADC12模块采样的电压)，C_I 是电容的值。需要根据这些值计算采样时间：

   

   代入单片机上的参数后公式如下：

   

   我的程序中采样时间设的是4us，可以算出如果用我的程序(不更改采样时间)的话，最大信号源内阻可以是6.8k，当信号源内阻更大时，可以自己按要求设采样时间(在程序的初始化函数内的寄存器设置部分)。

   还有，ADC模数转换时要求参考电压等很稳定，为了达到这个要求，德州仪器要求这部分的电路如下：

   

   即：所有参考源和电源均并联一组 0.1uF和10uF的电容。

   硬件部分就说这么多了；如果需要更详细的说明，参考用户指南。

2. 程序实现：

   程序主要实现的是一个比较通用的初始化程序，内容如下：

   char ADC12Init(char n,char channels[],char rep)
   {
       if(n>15)
           return 0;
       //SHT0_0 
       ADC12CTL0 = ADC12ON + MSC + SHT0_0 + REFON + REF2_5V;// 开启ad,参考电压2.5v
       ADC12CTL1 = SHP + ADC12SSEL_3;                  //Use sampling timer, SMCLK
       
       for(int i = 0;i < n;i++)
       {
           if(channels[i] >= 0x80)
               return 0;
           *(char*)(ADC12MCTL0_ + i) = channels[i];    //每个MCTL设置
       }
       *(char*)(ADC12MCTL0_ + n - 1) |= EOS;           //序列结束
       
       if(rep != 0)                                  //多次转换
       {
           ADC12CTL1 |= CONSEQ_3;
       }
       else
       {
           ADC12CTL1 |= CONSEQ_1;
       }
       
       ADC12IE = 1<<(n-1);                                 // Enable ADC12IFG.n-1
       return 1;
   }

   程序先判断n 通道总数是否超过了可用的个数，超过则返回零然后设置ADC12CTL0和ADC12CTL1中不需要特殊设置的部分，然后在设置通道模式(根据rep参数的值)；for循环设置的是每个存储寄存器的设置ADC12MCTLx ；*(char*)(ADC12MCTL0_ + n - 1) |= EOS; //序列结束 这句加入序列结束标志；最后设置中断寄存器并返回成功设置标志。其中比较特殊的是ADC12MCTL0_，这个是430提供的头文件中定义的ADC12MCTL0的地址值，以其为指针首址操作ADCMCTLx寄存器，从而利用循环设置寄存器的内容，大量减少了代码行数。

   参数channels[]是每个存储寄存器的设置(除EOS位之外的)，含义如下：

   channels[]:对应通道设置，高四位，参考源选择；
   低四位，通道选择。具体如下：
   SREFx Bits
   6-4
   Select reference
   000 VR+ = AVCC and VR. = AVSS
   001 VR+ = VREF+ and VR. = AVSS
   010 VR+ = VeREF+ and VR. = AVSS
   011 VR+ = VeREF+ and VR. = AVSS
   100 VR+ = AVCC and VR. = VREF./ VeREF.
   101 VR+ = VREF+ and VR. = VREF./ VeREF.
   110 VR+ = VeREF+ and VR. = VREF./ VeREF.
   111 VR+ = VeREF+ and VR. = VREF./ VeREF.
   INCHx Bits
   3-0
   Input channel select
   0000 A0
   0001 A1
   0010 A2
   0011 A3
   0100 A4
   0101 A5
   0110 A6
   0111 A7
   1000 VeREF+
   1001 VREF./VeREF.
   1010 Temperature sensor
   1011 (AVCC – AVSS) / 2
   1100 (AVCC – AVSS) / 2
   1101 (AVCC – AVSS) / 2
   1110 (AVCC – AVSS) / 2
   1111 (AVCC – AVSS) / 2
   

   这是从用户指南里复制来的，每一位和ADC12MCTLx的意义相同(去掉EOS位)，所以可用宏定义来制定这个参数，如：

   char channels[3];
   channels[0] = SREF_1+INCH_0;
   channels[1] = SREF_1+INCH_1;
   channels[2] = SREF_1+INCH_2;
   ADC12Init(3,channels,1);

   这是3个通道A0-A2采样，多次采样。

   启动转换函数：

   void ADC12Start()
   {
       ADC12CTL0 |= ENC;
       ADC12CTL0 |= ADC12SC;
   }

   ADC初始化完成后，调用此函数开始AD转换，转换完成后(一个序列通道，如：刚才的0-2)，程序自动进入AD中断，用户需要在这里为自己的函数添加处理逻辑；这里只存储了转化的结果：

   #pragma vector=ADC_VECTOR
   __interrupt void ADC12ISR (void)
   {
       static int i;
       results[0][i] = ADC12MEM0;                // Move results, IFG is cleared
       results[1][i] = ADC12MEM1;                // Move results, IFG is cleared
       results[2][i] = ADC12MEM2;                // Move results, IFG is cleared
       i++;
       if(i>31)                                  //多次转换时 转换次数
       {
           //多次重复采样时，在这里方处理函数
           ADC12CTL0 &=~ ENC;                      //停止转换
           i=0;
       }
   
   }

   该程序实现的是多次A0-A2 32次转换，把结果存入results数组。单次时，仅仅采样一次(A0-A2)可用自己更改处理函数。

   程序部分就完成了，调用时注意要自己实现处理逻辑或存储逻辑。

3. 使用示例：

本程序使用方式还是加入C文件，包含H文件；不过和之前的程序不同的是要自己实现中断处理逻辑。

使用示例参见程序库中的ADC12.

#include <msp430x16x.h>
#include "ADC12.h"
void main( void )
{
    // Stop watchdog timer to prevent time out reset
    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
    ClkInit();
    char channels[3];
    channels[0] = SREF_1+INCH_0;
    channels[1] = SREF_1+INCH_1;
    channels[2] = SREF_1+INCH_2;
    ADC12Init(3,channels,1);
    _EINT();
    ADC12Start();
    LPM0;
}

这里实现的是3通道多次转换，参考电压都是内部参考电压。自己实现的处理逻辑参见前面的程序实现的最后一部分。

ADC12模块部分就到这里了，有什么不足之处，欢迎提出建议、讨论。

附件：程序库

作者：给我一杯酒
出处：http://Engin.cnblogs.com/
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