56. Последовательные интерфейсы аrm микроконтроллера.
57. Обработка аналоговых сигналов с использование ацп аrm микроконтроллера.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП или, по-английски, ADC – Analog to Digital Converter) представляет собой устройство, на вход которого подается аналоговый сигнал (произвольное значение напряжения из некоторого диапазона), а на выходе получается цифровой код, пропорциональный поданному на вход напряжению. Таким образом, АЦП позволяет измерять значение напряжения, поданного на его вход, выдавая результат измерений в виде цифрового значения. АЦП является основой многих измерительных приборов: цифровых вольтметров, цифровых термометров, электронных весов, измерителей давления и т.д. Основой мультиметра М-838, который мы используем в данной лабораторной работе, тоже является АЦП. С помощью АЦП создается также цифровая звукозаписывающая аппаратура (диктофоны). АЦП может представлять собой отдельную микросхему, а может также входить в состав микроконтроллера. В МК К1986ВЕ92QI как раз интегрирован АЦП, с которым мы и будем работать. Основными характеристиками АЦП являются разрядность и время преобразования. В микросхеме К1986ВЕ92QI разрядность АЦП составляет 12 бит. Это позволяет АЦП различать до 212 = 4096 различных уровней напряжения, подаваемого на вход. Время преобразования зависит от тактовой частоты, подаваемой на АЦП. Минимальное время преобразования может составлять 1,95 мкс. Это позволяет производить до 512000 преобразований в секунду. Скорость преобразования можно регулировать, меняя тактовую частоту, подаваемую на АЦП. Но этот вопрос сейчас не будем затрагивать. В МК семейства 1986ВЕ9x реализовано сразу 2 независимых АЦП – ADC1 и ADC2, они входят в состав контроллера АЦП, структурная схема которого показана на рисунке 4. Во многих МК, в том числе и в микросхеме К1986ВЕ92QI, к одному АЦП подводятся сигналы с нескольких направлений. Это позволяет в разное время выполнять преобразование разных сигналов, т.е. производить несколько различных измерений. Для этого в составе МК имеется специальное устройство – аналоговый мультиплексор. На рисунке аналоговый мультиплексор обозначен как Analog Matrix.
Рисунок 4 – Схема контроллера АЦП
Входы мультиплексора соединены с линиями ввода-вывода общего назначения, а также со встроенным датчиком температуры VTEMP и датчиком внутреннего опорного напряжения VREF = 1,23 В. Мультиплексор позволяет в каждый момент времени выбрать для каждого АЦП один из каналов измерений. Управление мультиплексором производится программным путем, т.е. программист указывает, какой из каналов сейчас нужен. Выбранный канал измерений посредством мультиплексора соединяется с входом АЦП. По команде программиста АЦП начинает преобразование, по завершении которого результаты преобразования поступают в специальный 32-битный регистр ADC1_RESULT для ADC1 или ADC2_RESULT для ADC2, откуда их затем можно считать. Как только преобразование завершится, АЦП устанавливает специальный флаг (бит) под названием FLG_REG_EOCIF – End of Conversion (конец преобразования), который доступен для чтения в регистрах состояния АЦП – ADC1_STATUS и ADC2_STATUS. Проверяя значение этого флага, можно определить момент завершения преобразования. Кроме того, при необходимости, АЦП может генерировать аппаратное прерывание, сообщающее об окончании преобразования. Об этом будет рассказано несколько позже.
При работе с каждым из двух АЦП в МК семейства 1986ВЕ9х можно использовать следующие основные режимы:
режим одиночного преобразования по одному каналу с опросом бита окончания преобразования; режим одиночного преобразования по одному каналу с прерыванием по окончанию преобразования;
режим многократного преобразования по одному каналу с использованием прямого доступа к памяти;
режим многократного преобразования c автоматическим переключением нескольких каналов и использованием прямого доступа к памяти.
Также можно выполнять синхронный запуск сразу двух АЦП, комбинируя его с перечисленными выше режимами. Это позволяет одновременно выполнять аналого- цифровые преобразования сразу для двух разных каналов, что повышает скорость преобразования. Однако в рамках лабораторной работы мы будем использовать лишь один АЦП – ADC1.