chap7_mikroc_adc_v2

7/22/2019 chap7_MikroC_ADC_V2

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ANALOG-TO-DIGITALCONVERTER (ADC)

Chapitre 7


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Principe de fonctionnement dun

priphrique ADC


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Description, vocabulaire

Un ADC a pour rle de fournir un nombre entier

l'image d'une tension. Une tension possde par dfinition une infinit de valeurs possibles

(grandeur analogique)

le nombre entier fourni, est forcment limit en quantit de valeurs.

Exemple ADC 3 bits:


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Description, vocabulaire

Le quantum (ou rsolution) d'un ADC est l'incrment

de tension q, qui fait voluer le nombre entier d'une valeur la suivante.

=+

2

O n est le nombre de bits de lADC

L'tendue de mesure est la plage d'entre de l'ADC, notV sur la caractristique.

V=+

Exemple : ADC 1024 points ADC 10 bits ADC dont l'tendue de mesure est 5V et le quantum vaut 4,883mV


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Structure gnrale d'un priphrique ADC

Le chemin en rouge reprsente le flow d'information,analogique au dpart, numris la fin.


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Reprsentations des tensions et duresimportantes dans la conversion A/N

Temps d'acquisition : tacq

Temps de conversion: tconv

chantillonneur-Bloqueur


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Temps d'acquisition, tacq: c'est la dure pendant laquelle

l'chantillonneur est ferm. La tension e(t) volue de manire exponentielle cause du

condensateur et de la rsistance quivalente du circuit. Il est doncncessaire, suivant la valeur de cette rsistance, de tenirl'chantillonneur ferm un certain temps, tacq.

Temps de conversion, tconv : Ds lors quel'chantillonneur est ouvert, la tension e(t) resteconstante, et la conversion peut commencer. Elle dure un temps li l'horloge d'entre de l'ADC et la

technologie de l'ADC.

Ces deux grandeurs temporelles, tacq et tconv, sonthabituellement paramtrables via un registre deconfiguration de l'ADC.

Reprsentations des tensions et duresimportantes dans la conversion A/N


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Temps de conversion total : Ce terme, traduitsimplement le temps ncessaire une conversiontotale, depuis la demande de conversion, jusqu'l'criture du rsultat dans le registre associ.

Priode d'chantillonnage, Te : C'est l'intervalle de

temps entre deux prises d'chantillons successifs.

Suite


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Description des fonctionnalitsde lADC


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Fonctionnalits ADC (1/3)

Frquence de conversion de lADC est de 1 MHz

Rsolution configurable 6, 8, 10 ou 12-bit

Plage de conversion VREF : 0 3.6 V telque :

VREF- VIN VREF+ (VREF+ and VREF- valables uniquement

dans les packages LQFP100 )

Alimentation de fonctionnement : 2.4V 3.6 V

18 canaux multiplexs:

16 voies externes

2 voies internes: connectes au capteur de temprature intgr

dans le STM32F4 et une rfrence interne (VREFINT = 1.2V)


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Fonctionnalits ADC(2/3)

2 groupes de conversion :

Conversion rgulire : jusqu 16 voies

Conversion injecte : jusqu 4 voies

2 modes de conversion :

Single : une seule conversion est effectue

Continue : Lensemble des voies configures de lADC sont converties

sans arrt.

Squenceur : Permet de dfinir lordre de conversion des diffrentes

voies. Mode discontinu : Un sous ensemble des voies configures n 8 est

converti suite chaque ordre de conversion.


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Fonctionnalits ADC(3/3)

Alignement droite et gauche des donnes converties Un Watchdog analogique selon deux seuils high et low

Gnration dinterruption :

La fin de la conversion

La fin dune conversion injecte

Activation du Watchdog analogique

Activation du contrleur DMA (seulement pour ADC1)


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Diagramme block de lADC du STM32F4

StartTrigger

(injectedgroup)

TIM1_CC1

TIM1_CC2

TIM1_CC3

TIM2_CC2

TIM3_TRGO

TIM4_CC4

TIM1_TRGO

TIM1_CC4

TIM1_TRGO

TIM2_CC1

TIM3_CC4

TIM4_TRGO

ANALOG

MUX

GPIOPorts

Temp Sensor

VREFINT

ADC

Up to4

Up to16

Injected Channels

Regular Channels

JEXTRIG bit

VREF+

VREF-

VDDA

VSSA

ADC_IN0

ADC_IN1

ADC_IN15

.

.

.

Ext_IT_15

Ext_IT_11

EXTRIG bit

Start Trigger(regular group)

JEXTSEL[2:0] bits

EXTSEL[2:0] bits

Injected data registers(4x12bits)

Address/data

bus

Regular data register

(12bits)

DMA Request

ADCCLKADC Prescalers:

Div2, Div4, Div6 and Div8

PCLK2

Analog Watchdog

High Threshold register(12bits)

Low Threshold register(12bits) AWD EOC JEOC

AWDIE EOCIE JEOCIE

Flags

Interrupt enable bits

Analog watchdogevent

End of injectedconversionEnd of conversion

ADC interrupt toNVIC


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Voies rgulires de lADC(Regular channel)

Nombre de voies programmable allant jusqu 16

Temps dchantillonnage configurable Squence de conversion configurable

Lancement de la conversion par:

Programmation (Mise 1 du START bit : ADON du ADC_CR2)

Un trigger externe gnr par : Timer1 CC1

Timer1 CC2

Timer1 CC3

Timer2 CC2

Timer3 TRGO Timer4 CC4

EXTI Line11

NB: Ltude des voies injectes de lADC (Injected channel) ne fait pas

partie de ce cours


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Priode dchantillonnage de lentre analogique

ADCCLK, jusqu 14MHz, prise du PCLK2 travers un pr-diviseur

(Div2, Div4, Div6 et Div8)

Trois bits configurables, permettant de dfinir la priode

dchantillonnage pour chaque entre.

1.5 cycles

7.5 cycles 13.5 cycles

28.5 cycles

41.5 cycles

55.5 cycles

71.5 cycles

239.5 cycles

ADC

ADCCLKADC Prescalers:

2, 4, 6 and 8

PCLK2

55.5 cycles

7.5 cycles

71.5 cycles

41.5 cycles

13.5 cycles

28.5 cycles

1.5 cycles

239.5 cycles

SampleTimeSele

ction

SMPx[2:0]


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Squenceur

Squenceur : Permet de dfinir Ordre de conversion des entres La priode dchantillonnage de chaque entre

Possibilit de sur-chantillonnage dune ou plusieurs entres

Exemple: - Conversion des voies: 1, 2, 8, 4, 7, 3 et 11

- Diffrentes priodes dchantillonnages

- Sur-chantillonnage de la voie 7.

Channel1 Channel2 Channel8 Channel4 Channel7 Channel7 Channel7 Channel3 Channel11

13.5 cycles 28.5 cycles7.5 cycles7.5 cycles1.5 cycles 1.5 cycles71.5 cycles


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Modes de conversions de lADC(1/2)

4 Modes sont possibles:

CHx

Start

Stop

CHx

Start

Stop

...

CHn

CHx

Start

CHx

Start

...

CHn

Single channelsingle conversion mode

Multi-channels (Scan)single conversion

mode

Multi-channels (Scan)continuous conversion mode

Single channelcontinuous conversion

mode


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Modes de conversions de lADC(2/2)

Mode single conversion : l'utilisateur lance une

conversion et rcupre le rsultat dans le registreassoci, soit en scrutant le drapeau EOC, soit enattendant l'entre en interruption.

Mode auto conversion : l'utilisateur lance une

conversion, et ds que l'ADC finit sa conversion, il enlance une autre, ventuellement sur un autre canal, etce de manire cyclique. Les rsultats sont donc lire rgulirement, sinon ils sont

perdus.

Les rsultats peuvent tre stocks dans une table de registresinternes au priphrique, ou directement en utilisant lecontrleur DMA (Direct Memory Access).


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Watchdogs Analogique de lADC

Cest un Watchdog analogique 12-bits programmable selon

deux seuils low threshold et high threshold.

Cette fonctionnalit peut tre active pour une ou plusieurs

entres.

Gnration dinterruption suite la dtection du seuil minimal

ou maximal.

Status Register

Analog Watchdog

Low Threshold

Temp Sensor

VREFINT

ADC_IN0

ADC_IN1

ADC_IN15

..

.AWD

High Threshold


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Les registres de lADC


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ADC status register (ADC_SR)

Bits 31:5Reserved, must be clearedBit 4 : STRT: Regular channel Start flag

This bit is set by hardware when regular channel conversion starts. It is cleared by software.0: No regular channel conversion started

1: Regular channel conversion has started

Bit 1: EOC: End of conversionThis bit is set by hardware at the end of a group channel conversion (regular or injected). It iscleared by software or by reading the ADC_DR.

0: Conversion is not complete

1: Conversion completeBit 0: AWD: Analog watchdog flag

This bit is set by hardware when the converted voltage crosses the values programmed in theADC_LTR and ADC_HTR registers. It is cleared by software.

0: No Analog watchdog event occurred

1: Analog watchdog event occurred

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ADC control register 1 (ADC_CR1)

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Bits 31:24 Reserved, must be kept cleared.

Bit 23 AWDEN: Analog watchdog enable on regular channels Bits 15:13 DISCNUM[2:0]: Discontinuous mode channel count

Bit 11 DISCEN: Discontinuous mode on regular channels

Bit 9 AWDSGL: Enable the watchdog on a single channel in scan mode

Bit 8 SCAN: Scan mode

Bit 6 AWDIE:Analog watchdog interrupt enable

Bit 5 EOCIE: Interrupt enable for EOC

Bits 4:0 AWDCH[4:0]: Analog watchdog channel select bits


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ADC control register 2 (ADC_CR2)


Bit 23 TSVREFE: Temperature sensor and VREFINT enable Bit 22 SWSTART: Start conversion of regular channels

Bit 20 EXTTRIG: External trigger conversion mode for regular channels

Bits 19:17 EXTSEL[2:0]: External event select for regular group

Bit 16 Reserved, must be kept cleared.

Bit 11 ALIGN: Data alignment Bit 8 DMA: Direct memory access mode


Bit 1 CONT: Continuous conversion

Bit 0 ADON: A/D converter ON / OFF

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ADC sample time register 1 et 2


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ADC sample time register 1 et 2(ADC_SMPR1 et ADC_SMPR2 )

Bits 23:0 SMPx[2:0]: Channel x Sample time selection

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ADC_SMPR1

Bits 29:0 SMPx[2:0]: Channel x Sample time selection

ADC_SMPR2

ADC t hd hi h th h ld i t


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ADC watchdog high threshold register(ADC_HTR)

Bits 11:0 HT[11:0]: Analog watchdog high threshold

These bits are written by software to define the high threshold for the analog watchdog.

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ADC_HTR High threshold register

ADC_HTR High threshold register

Bits 11:0 LT[11:0]: Analog watchdog low threshold

These bits are written by software to define the low threshold for the analog watchdog.

ADC l q i t


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ADC regular sequence register(ADC_SQR1, ADC_SQR2, ADC_SQR3

Bits 23:20 L[3:0]: Regular channel sequence length These bits are written by software to define the total number of conversions in the regular channel

conversion sequence.

SQx[4:0]: xth conversion in regular sequence These bits are written by software with the channel number (0..17) assigned as the xth in the conversion

sequence.

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ADC_SQR1

ADC_SQR2

ADC_SQR3


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ADC regular data register (ADC_DR)

Bits 31:16 ADC2DATA[15:0]: ADC2 data In ADC1: In dual mode, these bits contain the regular data of ADC2.

In ADC2 and ADC3: these bits are not used.

Bits 15:0 DATA[15:0]: Regular data

These bits are read only. They contain the conversion result from the regularchannels.

The data is left or right-aligned

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A D C X _ I N I T

A D C X _ I N I T _ A D V A N C E D

A D C _ S E T _ I N P U T _ C H A N N E L

A D C X _ G E T _ S A M P L E

A D C X _ R E A D

Les APIs de lADC (MicroC)


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ADCx_Init

Prototype void ADCx_Init();

Description This routines configures ADC module.

The internal ADC module is set to:

single channel conversion12-bit resolution for ST devices.unsigned integer data formatVRef+ : AVdd, VRef- : AVss

Example ADC1_Init(); // Initialize ADC module with default settings


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ADCx_Init_Advanced

Prototype voidADCx_Init_Advanced(unsigned short_external_reference, unsignedshort_adc_resolution);

Description This routine configures the internal ADC module to work with user definedsettings.

Parameters

Example ADC1_Init_Advanced(_ADC_INTERNAL_REF);// set internal reference used


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ADC_Set_Input_Channel

Prototype voidADC_Set_Input_Channel(unsignedinput_mask);

Description The function sets appropriate ADC channel as an analog input.

Parameters Input_mask : represents the channel which will be set as an analog input:

Can be : _ADC_CHANNEL_x, where x :[0..15]Or _ADC_CHANNEL_ALL

Example ADC_Set_Input_Channel(_ADC_CHANNEL_0 | _ADC_CHANNEL_1);


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ADCx_Get_Sample

Prototype unsignedADCx_Get_Sample(unsignedchannel);

Description The function enables ADC module and reads the specified analogchannel input.

Parameters channel: represents the channel which will be set as an analog input:

Can be : _ADC_CHANNEL_x, where x :[0..15]Or _ADC_CHANNEL_ALL

Returns 10-bit unsigned value from the specified channel.

Example unsigned adc_value;...ADC_Set_Input_Channel(_ADC_CHANNEL_10); // Set ADC channel 10 as an

analog inputADC1_Init(); // Initialize ADC moduleadc_value = ADC1_Get_Sample(10); // read analog value from ADC

module Channel 10


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ADCx_Read

Prototype unsignedADCx_Read(unsignedchannel, unsigned short

_external_reference);Description The function sets appropriate ADC channel as an analog input,

enables ADC module, initializes ADC module and reads the specifiedanalog channel input.

Parameters channel: represents the channel which will be set as an analog input:Can be : _ADC_CHANNEL_x, where x :[0..15]Or _ADC_CHANNEL_ALL

Returns 10-bit unsigned value from the specified channel.

Example unsignedadc_value;adc_value = ADC1_Read(10);// read analog value from ADC1 module

channel 10


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Exemple 10Relier lentre PA3 une tension analogique,

selon la valeur lue une des diodes 3,4,5 ou 6

est allume


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Spcifications

1) plateforme: STM32 F4 discovery

2) CPU: STM32F407VG 8Mhz

3) entres: PA3 entre analogique; mappe surchannel3 ( _ADC_CHANNEL_3)

4) sorties: PD12, PD13, PD14 et PD15

- PD12 vers LD4 (LED Verte)

- PD13 vers LD3 (LED Orange)

- PD14 vers LD5 (LED Rouge)- PD15 vers LD6 (LED Bleue)


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Gnration de tension analogique

Dans le but de gnrer une tension analogique variableentre 0 et 5v, raliser le montage suivant:

Masse

5V

Tension

Analogique

variable


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Code

Partie 1 :Configuration


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Code

Partie 2 : Lecture de la valeur convertieCommande des sorties selon la valeur convertie

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