Ch ươ ng trình:
5.3.10 Thiết kế điều kiển giao tiếp với thiết bị tương tự: ADC, DAC
Giao tiếp với ADC
Các bộ ADC như tên gọi đã chỉ rõ là các thiết bị thực hiện chuyển đổi 1 tín hiệu liên tục thành các xung rời rạc. Cụ thể trong điện tử chúng chuyển đổi 1 đầu vào tương tự thành 1 giá trị số hóa tương đương với mức của biên độ của tín hiệu đầu vào hoặc ở dạng dòng diện hoặc ở dạng điện thế trên một dải giá trị biên độ của tín hiệu đầu vào.
Khi xét đến bộ ADC cần quan tâm đến 2 tham số là độ chính xác và tốc độ chuyển đổi. Độ chính xác mô tả số các mức lượng tử rời rạc mà bộ ADC có thể tạo ra trên dải các giá trị tín hiệu đầu vào tương tự. Các giá trị thông thường được lưu trong các thiết bị số ở dạng nhị phân nên độ chính xác cũng được biểu diễn dưới dạng số bít. Ví dụ một ADC với độ chính xác là 8 bít có khả năng mã hóa một đầu vào tương tự sang 1 trong 256 mức khác nhau. Giá trị có thể là từ 0 đến 256 (số nguyên không dấu )hoặc từ là -128 đến 127 (số nguyên có dấu)tùy thuộc vào ứng dụng.
Tốc độ chuyển đổi là thời gian đáp ứng từ khi bộ ADC bắt đầu chuyển đổi cho đến khi bộ ADC đưa ra được mức lượng tử của đầu vào. Độ chính xác càng cao và thời gian chuyển đổi càng nhanh thì bộ ADC có chất lượng càng tốt.
Bộ ADC trong LPC2378:
Gồm có 6 kênh đầu vào được ghép kênh với độ chính xác là 10 bít, dải điện áp tính toán cho phép là từ 0 đến 3 V với tốc độ chuyển đổi >= 2.44 uS. Ngoài ra nó còn được thiết kế để cho phép điều khiển chuyển đổi thông qua xung khi có một sự dịch chuyển mức từ các pin đầu vào hoặc khi có 1 sự kiện Match trong bộ Timer.Tín hiệu clock được cung cấp bởi PCLK dành cho bộ ADC, đồng thời bên trong bộ ADC còn có bộ chia clock khả trình cho phép tạo ra tín hiệu clock phù hợp
Pin Type Mô tả
AD0[5:0] Input Đầu vào tương tự
VREF Tham chiếu Đầu vào điện áp tham chiếu : nó cung cấp các mức điện áp tham
chiếu cho quá trình chuyển đổi
Mô tả các thanh ghi ADC
Tên Mô tả Kiểu truy
cập
AD0CR đểA/D Control Register. AD0CR ph lựa chọn chếđộ hoạt động trướảc khi vii được việc ết vào chuyển đối AD có thể diễn ra
R/W AD0GDR quA/D Global Data Register. AD0GDR chả của quá trình chuyển đổi gần nhất ứa các kết R/W AD0STAT cAD Status Register. AD0STAT chờ OVERUN cho tất cả các kênh AD, cứa cờũ DONE và ng như cờ
ngắt của AD
RO
AD0INTEN
A/D Interrup Enable Register. Thanh ghi này chứa các bit kích hoạt mà cho phép cờ DONE của mỗi kênh A/D được bao gồm hoặc loại trừ ra từ việc đóng góp hoặc tạo ra của một ngắt A/D
R/W
AD0DR0-7
A/D Channel 0-7 Data Register. Các thanh ghi này chứa kết quả của quá trình chuyển đổi gần nhất
được hoàn thành trên kênh 0-7 R/W Ví dụ sử dụng ADC. Trong ví dụ này, chương trình sẽ liên tục đọc giá trịđầu vào ADC và lưu trong biến value. Có thể mở rộng chương trình dựa trên xử lý giá trị này để tạo các tính năng mở rộng hơn cho từng ứng dụng cụ thể.
#include "LPC23xx.h" void ADC_init( void )
{
/* Enable CLOCK into ADC controller */ PCONP |= (1 << 12);
/* select channel AD0.0 on P0.23 */ PINSEL1 = (1<<14);
/*set operation mode*/
AD0CR = ( 0x01 << 0 ) | /* SEL=1 */ ( 4 << 8 ) | /* CLKDIV = 4 */ ( 0 << 16 ) | /* BURST = 0 */ ( 0 << 17 ) | /* CLKS = 0 */ ( 1 << 21 ) | /* PDN = 1 */ ( 0 << 22 ) | /* TEST1:0 = 00 */ ( 0 << 24 ) | /* START = 0 */ ( 0 << 27 ); /* EDGE = 0 */ return; }
void start_convert() { AD0CR |=(1<<24); } void stop_convert() { AD0CR &= ~(1<<24); } int check_done() {
if (AD0STAT & 1 ==0) return 0; return 1; } int get_value() { return (AD0DR0>>6)&0x3ff; } /************************** ** Main Function main() ***************************/ int main (void)
{ int value; int value; ADC_init(); while(1) { start_convert(); while (!check_done()) {} value=get_value(); stop_convert(); } } Giao tiếp DAC
Bộ chuyển đổi số sang tương tự DAC là thiết bị thực hiện chuyển đổi tín hiệu rời rạc dạng số sang tín hiệu liên tục tương tự. Như vậy nó thực hiện nhiệm vụ ngược với bộ ADC.
Bộ DAC trong LPC2378:
Bộ chuyển đổi số sang tương tự 10 bit
Kiến trúc chuỗi điện trở Đầu ra được đệm
Chếđộ power down để tiết kiệm công suất
Tốc độ và công suất có thể lựa chọn được
Mô tả chân:
Tên Kiểu chân Mô tả
AOUT Output chAnalog Output. Sau khi thọn sau khi DACR được viời gian quá ết một giá trđộịđượ mới, c lđựia ện áp trên chân này là VALUE/1024.VREF
VRFE Reference Voltage Reference. Chân này cung cấp điện áp tham khảo cho bộ chuyển đổi D/A
VDDA,
VSSA Power Analog power and Ground. Nhnghĩa có cùng điện áp là VDD(3V3) và Vững chân này trên danh SS, nhưng chúng phải được cách ly để tối thiểu nhiễu và lỗi.
Lưu ý: khi DAC không được sử dụng. VDD và VREF phải được kết nối tới nguồn cung cấp và chân VSSA phải được kết nối với đất. Những chân này không được để thả nổi.
Mô tả thanh ghi
Thanh ghi R/W chứa giá trị số để được chuyển đổi thành analog và một bit mà trao đổi giữa hiệu năng và công suất. Các bit 5:0 được dành trước cho tương lai, cho các bộ D/A có độ phân giải cao hơn.
Bit Ký hiệu Giá trị Mô tả Giá trị
Reset
5:0 - Dành trđược viướết các bit 1 vào các bit này. Giá trc. Các phần mềm phải không ị đọc từ các bit dành trước không có ý nghĩa
NA
15:6 VALUE này Sau khi thđược viời gian quá ết một giá trđộị sau khi tr mới, điện áp trên ường chân Aout là VALUE/1024xVREF
0 0 Thời gian quá độ của DAC tối đa là 1µs,
và dòng tối đa là 700 µA 0 16 BIAS
1 Thời gian quá độ của DAC tối đa là 2,5µs, và dòng tối đa là 350 µA
31:17 - Dành trđược viướết các bit 1 vào các bit này. Giá trc. Các phần mềm phải không ị đọc từ các bit dành trước không có ý nghĩa
NA
Chương trình ví dụ sau thực hiện tạo 1 xung tam giác ởđầu ra bộ DAC. Tín hiệu thể hiển trên speaker của bộ kit MCB2300 là một âm đơn kéo dài.
#include "LPC23xx.h" void DACInit( void )
{
/* setup the related pin to DAC output */ /* set p0.26 to DAC output */
PINSEL1 = 0x00200000; return;
}
/************************** ** Main Function main() ** Main Function main() ***************************/
int main (void) { unsigned long i = 0; /* Initialize DAC */ DACInit(); while ( 1 ) { DACR = (i << 6) | 0x00010000; i++; if ( i == 1024 ) { i = 0; } } return 0; } 5.3.11 Vòng khóa pha
PLL thực chất là một bộ nhân tần, với đầu vào PLL là tín hiệu dao động ngoài có tần số từ 32kHz đến 50MHz từ thạch anh, tín hiệu này được nhân lên và tạo tín hiệu đầu ra có tần số từ 275MHz cho đến 550 MHz, kết hợp cùng khối chia tần trong LPC2378 sẽ cung cấp tín hiệu xung clock cho lõi ARM7 và các ngoại vi. Sử dụng PLL cho phép LPC2378 hoạt động ở tần số tối đa ngay cả với bộ dao động ngoài với tần số thấp, giảm ảnh hưởng khi có tín hiệu cao tần trong mạch.
Tần sốđầu ra của PLL có thể thay đổi được trong quá trình CPU đang hoạt động, cho phép tiết kiệm công suất trong trạng thái idle.
Trong PLL có 2 tham số xác định tần sốđầu ra là N và M. Giá trị tần sốđầu ra được tính như sau:
FCCO = (2 x M x FIN) / N Trong đó
- FIN – tần số tín hiệu đầu vào bộ PLL - FCCO – tần số tín hiệu đầu ra PLL
- N – hệ số chia của PLL, lấy từ các bit NSEL trong thanh ghi PLLCFG của PLL( có giá trị bằng trường NSEL+1, N=1÷32).
- M – hệ số nhân của PLL, lấy từ các bit MSEL trong thanh ghi PLLCFG của PLL(có giá trị bằng trường MSEL+1, chỉ có 1 số giá trị trong dải trường MSEL được phù hợp).
- Mô tả các thanh ghi I2C:
Register Mô tả Kiểu
truy cập
PLLCON PLL Control Register. Thanh ghi chứa các bit điều khiển việc cập nhật PLL. Các giá trịđược ghi vào
thanh ghi này sẽ không được áp ứng ngay tại đầu ra PLL mà phải chờ cho đến khi chuỗi giá trị trợ giúp PLL được sử dụng
PLLSTAT PLL Status Register. Thanhi ghi này chứa thông tin về cấu hình và điều khiển PLL. Nếu PLLCON và
PLLCFG được cập nhật giá trị mới nhưng chuỗi giá trị trợ giúp PLL chưa được sử dụng thì giá trị mới này sẽ không phản ảnh trạng thái hiện tại của PLL. Đọc thanh ghi này sẽ cung cấp các giá trị thực đang điều khiển PLL cũng như trạng thái PLL
RO
PLLFEED PLL Feed Register: thanh ghi này cho phép cập nhật các giá trị thông tin cấu hình và điều khiển PLL từ PLLCOn và PLLCFG vào các thanh ghi ẩn mà thực sự đang điều khiển hoạt động của PLL
WO
Chuỗi trợ giúp PLL phải được ghi vào thanh ghi PLLFEED để thay cho các thay đổi trong PLLCON và PLLCFG được cập nhật thực sự vào các thanh ghi đang điều khiển PLL. Chuỗi này gồm:
(1) Ghi giá trị 0xAA vào PLLFEED (2) Ghi giá trị 0x55 và PLLFEED
Ví dụ dưới giải thích cách cấu hình PLL cho PLL void init_PLL(void)
{
// Set multiplier and divider of PLL PLLCFG = 0x00000024;
// Enable the PLL PLLCON = 0x00000001;
// Update PLL registers with feed sequence PLLFEED = 0x000000AA;
PLLFEED = 0x00000055; // test Lock bit
while (!(PLLSTAT & 0x00000400)); // Connect the PLL PLLCON = 0x00000003; // Update PLL registers PLLFEED = 0x000000AA; PLLFEED = 0x00000055; }