【经验】解析CW32系列模数转换器CW32L083的特点和功能以及演示实例

时间： 2023-07-20 来源：武汉芯源半导体公众号

技术问答

模数转换器（ADC）的主要功能是将模拟量转换为数字量，方便MCU进行处理。下面以CW32L083为例介绍CW系列的模数转换器的特点和功能，并提供演示实例。

概述

CW32L083内部集成一个12位精度、最高1M SPS转换速度的逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)，最多可将16路模拟信号转换为数字信号。现实世界中的绝大多数信号都是模拟量，如光、电、声、图像信号等，都要由ADC转换成数字信号，才能由MCU进行数字化处理。

主要特性

•12位精度

•可编程转换速度，最高达1M SPS

•16路输入转换通道：13路外部引脚输入-内置温度传感器-内置BGR 1.2V基准-1/3 VDDA电源电压

•4路参考电压源（Vref）：-VDDA电源电压-ExRef（PB00）引脚电压-内置1.5V参考电压-内置2.5V参考电压

•采样电压输入范围：0~Vref

多种转换模式，全部支持转换累加功能-单次转换-多次转换-连续转换-序列扫描转换-序列断续转换

•支持单通道、序列通道两种通道选择，最大同时支持8个序列

•支持输入通道电压阈值监测

•内置信号跟随器，可转换高阻抗输入信号

•支持片内外设自动触发ADC转换

•支持ADC转换完成触发DMA

转换时序

ADC的转换时序如下图所示：

图 1

向ADC控制寄存器ADC_CR0的EN位域写入1，使能ADC模块。

ADC_CR0.EN由0变为1约40μs后ADC_ISR.READY标志位置1，表示模拟电路初始化完成，可以开始进行ADC转换。

向ADC启动寄存器ADC_START的START位域写入1，启动ADC转换，转换完成后硬件自动清零。

ADC工作时钟ADCCLK，由系统时钟PCLK经预分频器分频得到，通过控制寄存器ADC_CR0的CLK位域可选择1~128分频

工作模式

ADC控制寄存器ADC_CR0的MODE位域配置ADC工作模式

表 1

启动ADC转换，可通过向ADC启动寄存器ADC_START的START位域写1；也可通过其他外设来触发。

实际案例

GTIM1定时器定时1S，定时器1S中断触发启动ADC转换，采样AIN1，并通过GTIM2以PWM方波输出ADC采样值：PWM占空比50%，周期为1Hz-5000Hz，对应ADC的0-4095采样值。

1.配置ADC测试IO口voidADC_PortInit(void)

{

REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN, SYSCTRL_AHBEN_GPIOA_Msk); //打开GPIO时钟

REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN2, SYSCTRL_APBEN2_ADC_Msk); //打开ADC时钟

PA01_ANALOG_ENABLE();//set PA01 as AIN1 INPUT

}

2.LED初始化

void LED_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN, SYSCTRL_AHBEN_GPIOC_Msk); //打开GPIO时钟

/* Configure the GPIO_LED pin */

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure);

PC02_SETLOW();//LEDs are off.

PC03_SETLOW();

}

3.PWM IO初始化

void PWM_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

/* PA5 PWM 输出 */

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

/* Configure the PWM output pin */

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_5;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

PA05_AFx_GTIM2CH1();

}

4.GTIM初始化

void GTIM_Init(void)

{

GTIM_InitTypeDef GTIM_InitStruct = {0};

//REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN1, SYSCTRL_APBEN1_GTIM1_Msk); //打开GTIM1

__RCC_GTIM1_CLK_ENABLE(); //打开GTIM1时钟

GTIM_InitStruct.Mode = GTIM_MODE_TIME;

GTIM_InitStruct.OneShotMode = GTIM_COUNT_CONTINUE;

GTIM_InitStruct.Prescaler = GTIM_PRESCALER_DIV1024;

GTIM_InitStruct.ReloadValue = 62499ul; //T=1s.

GTIM_InitStruct.ToggleOutState = DISABLE;

GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM1, &GTIM_InitStruct);

GTIM_ITConfig(CW_GTIM1, GTIM_IT_OV, ENABLE);

NVIC_ClearPendingIRQ(GTIM1_IRQn);

NVIC_EnableIRQ(GTIM1_IRQn);

NVIC_SetPriority(GTIM1_IRQn, 0x03);

__RCC_GTIM2_CLK_ENABLE();//打开GTIM2时钟

GTIM_InitStruct.ReloadValue = 0xFFFFu;

GTIM_InitStruct.ToggleOutState = ENABLE;

GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM2, &GTIM_InitStruct);

valuePeriod = GTIM_InitStruct.ReloadValue;

valuePosWidth = valuePeriod >> 1u;

GTIM_OCInit(CW_GTIM2, GTIM_CHANNEL1, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_HIGH);

GTIM_SetCompare1(CW_GTIM2, valuePosWidth);

GTIM_Cmd(CW_GTIM2, ENABLE);

}

5.主程序main

uint16_t valueAdc;

uint32_t valueAdcAcc;

volatile uint8_t gFlagIrq;

uint16_t gCntEoc = 0;

uint8_t cntSample;

float fTsDegree;

uint32_t valuePeriod;

uint32_t valuePosWidth;

uint32_t valueReload = 0xFFFFu;

int main(void)

{ uint8_t res;

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure = {0};

ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure = {0};

ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure = {0};

RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6); //以下从HSI切换到PLL

RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000UL, RCC_PLL_MUL_8);

//开启PLL，PLL源为HSI

__RCC_FLASH_CLK_ENABLE();//打开FLASH时钟

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_3);

res = RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL); //切换系统时钟到PLL：64MHz。

ADC_PortInit();//配置ADC测试IO口

LED_Init();//LED初始化

PWM_PortInit();

GTIM_Init();

ADC_StructInit(&ADC_InitStructure); //ADC默认值初始化

ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure); //ADC模拟看门狗通道初始化

ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div128; //ADCCLK:500KHz.

ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufEnable;

ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime10Clk;

ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull; //配置单通道转换模式

ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = ADC_ExInputCH1; //选择ADC转换通道

ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;

ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;

ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);

ADC_ITConfig(ADC_IT_EOC, ENABLE);

ADC_EnableIrq(ADC_INT_PRIORITY);

ADC_ClearITPendingAll();

ADC_Enable();//ADC使能

ADC_ExtTrigCfg(ADC_TRIG_GTIM1, ENABLE); //ADC外部中断触发源配置

GTIM_Cmd(CW_GTIM1, ENABLE);

while (1)

{

while (!(gFlagIrq & ADC_ISR_EOC_Msk));

gFlagIrq = 0u;

PC03_TOG();

valueAdc = ADC_GetConversionValue();

valueReload = ((4095u * 125000ul) / (4999u * valueAdc + 4095u) + 1) >> 1;

GTIM_SetCounterValue(CW_GTIM2, 0u); //reset.

GTIM_SetReloadValue(CW_GTIM2, valueReload);

GTIM_SetCompare1(CW_GTIM2, valuePosWidth);

//等待ADC外部中断触发源启动下一次ADC转换

}

6.实验展示

通用定时器GTIM1定时1s自动触发ADC模块进行转换，ADC通道为AIN1:PA01。

通用定时器GTIM2将AIN1的ADC采样值转换成频率可变的PWM方波，占空比50%，使用PA05作为PWM输出。ADC采样值为0时，PWM方波频率为1Hz；ADC采样值为4095时，PWM方波频率为5KHz。

图 2

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