1、ADC 簡介

　　ADC 支持多達14 位的模擬數字轉換，具有多達12 位有效數字位。它包括一個模擬多路轉換器，具有多達8 個各自可配置的通道；以及一個參考電壓發生器。轉換結果通過DMA 寫入存儲器。還具有若干運行模式。

　　ADC 的主要特性如下：

● 可選的抽取率，這也設置了分辨率（7 到12 位）
● 8 個獨立的輸入通道，可接受單端或差分信號
● 參考電壓可選為內部單端、外部單端、外部差分或AVDD5
● 產生中斷請求
● 轉換結束時的DMA 觸發
● 溫度傳感器輸入
● 電池測量功能

2、ADC 操作

　　本節描述了ADC 的一般安裝和操作，并描述了CPU 存取的ADC 控制和狀態寄存器的使用。

2.1、ADC 輸入

　　The signals on the Port 0 pins can be used as ADC inputs. In the following, these port pins are referred to as the AIN0–AIN7 pins. The input pins AIN0–AIN7 are connected to the ADC.

　　可以把輸入配置為單端或差分輸入。在選擇差分輸入的情況下，差分輸入包括輸入對AIN0-1、AIN2-3、AIN4-5 和AIN6-7。電壓不能為負或者大于VDD。這些輸入對之間的區別書他們采用不同的模式進行轉換。

　　除了輸入引腳AIN0-AIN7，片上溫度傳感器的輸出也可以選擇作為ADC 的輸入，用于溫度測量。為此寄存器TR0.ADCTM 和ATEST.ATESTCTRL 必須分別按2.10 節和寄存器描述所述設置。

　　還可以輸入一個對應AVDD5/3 的電壓作為一個ADC 輸入。這個輸入允許諸如需要在應用中實現一個電池監測器的功能。注意在這種情況下參考電壓不能取決于電源電壓，比如AVDD5 電壓不能用作一個參考電壓。

　　單端電壓輸入AIN0 到AIN7 以通道號碼0 到7 表示。通道號碼8 到11 表示差分輸入，由AIN0–AIN1、AIN2–AIN3、AIN4–AIN5 和AIN6–AIN7 組成。通道號碼12 到15 表示G N D（12）溫度傳感器（14），和AVDD5/3（15）。這些值在ADCCON2.SCH 和ADCCON3.SCH 域中使用。

2.2、ADC 轉換序列（暫時難理解）

　　ADC將執行一系列的轉換，并把結果移動到存儲器（通過DMA），不需要任何CPU 干預。

　　轉換序列可以被APCFG 寄存器影響，八位模擬輸入來自I/O 引腳，不必經過編程變為模擬輸入。如果一個通道正常情況下應是序列的一部分，但是相應的模擬輸入在APCFG 中禁用，那么通道將被跳過。當使用差分輸入，處于差分對的兩個引腳都必須在APCFG 寄存器中設置為模擬輸入引腳。

　　The ADCCON2.SCH（用于定義轉換序列） register bits are used to define an ADC conversion sequence from the ADC inputs.

　　If ADCCON2.SCH is set to a value less than 8, the conversion sequence contains a conversion from each channel from 0 up to and including the channel number programmed in ADCCON2.SCH.（當設置該寄存器值小于8時，轉換序列為從通道0到SCH定義的值，包括該值）

　　When ADCCON2.SCH is set to a value between 8 and 12, the sequence consists of differential inputs, starting at channel 8 and ending at the programmed channel.（在8~12之間，為纏粉輸入，通道從8到定義的值）

　　For ADCCON2.SCH greater than or equal to 12, the sequence consists of the selected channel only.（如果大于12，則定義哪個就是哪個）

　　PS：the channel define in the last of 2.1

2.3、Single ADC Conversion（單個ADC轉換，2.2是設置一個ADC序列進行轉換）

　　In addition to this sequence of conversions, the ADC can be programmed to perform a single conversion from any channel（ADC能夠配置從任何一個channel開執行一次單通道轉換）. Such a conversion is triggered by writing to the ADCCON3 register. （轉換開始的條件->）The conversion starts immediately unless a conversion sequence is already ongoing, in which case the single conversion is performed as soon as that sequence is finished.

2.4、ADC Operating Modes

　　本節描述：operating modes and initialization of conversions.

　　The ADC has three control registers: ADCCON1, ADCCON2, and ADCCON3. These registers are used to configure the ADC and to report status.

1. ADCCON1.EOC 位是一個狀態位，當一個轉換結束時，設置為高電平；當讀取ADCH 時，它就被清除。

2. ADCCON1.ST 位用于啟動一個轉換序列。當這個位設置為高電平，ADCCON1.STSEL 是11，且當前沒有轉換正在運行時，就啟動一個序列。當這個序列轉換完成，這個位就被自動清除。

3. ADCCON1.STSEL 位選擇哪個事件將啟動一個新的轉換序列。該選項可以選擇為外部引腳P2.0 上升沿或外部引腳事件，之前序列的結束事件，定時器1 的通道0 比較事件或ADCCON1.ST 是1。

4. ADCCON2 寄存器控制轉換序列是如何執行的。

5. ADCCON2.SREF 用于選擇參考電壓。參考電壓只能在沒有轉換運行的時候修改。

6. ADCCON2.SDIV 位選擇抽取率（并因此也設置了分辨率和完成一個轉換所需的時間，或樣本率）。抽取率只能在沒有轉換運行的時候修改。

7. 轉換序列的最后一個通道由ADCCON2.SCH 位選擇，如上所述。

8. ADCCON3 寄存器控制單個轉換的通道號碼、參考電壓和抽取率。單個轉換在寄存器ADCCON3 寫入后將立即發生，或如果一個轉換序列正在進行，該序列結束之后立即發生。該寄存器位的編碼和ADCCON2 是完全一樣的。

2.5、ADC 轉換結果

　　數字轉換結果以2 的補碼形式表示。對于單端配置，結果總是為正。這是因為結果是輸入信號和地面之間的差值，它總是一個正符號數（Vconv=Vinp-Vinn，其中Vinn=0V）。當輸入幅度等于所選的電壓參考VREF時，達到最大值。

　　對于差分配置，兩個引腳對之間的差分被轉換，這個差分可以是負符號數。對于抽取率是512的一個數字轉換結果的12 位MSB，當模擬輸入Vconv 等于VREF 時，數字轉換結果是2047。當模擬輸入等于-VREF 時，數字轉換結果是-2048。

　　當ADCCON1.EOC 設置為1 時，數字轉換結果是可以獲得的，且結果放在ADCH 和ADCL 中。注意轉換結果總是駐留在ADCH 和ADCL 寄存器組合的MSB 段中。

　　當讀取ADCCON2.SCH 位時，它們將指示轉換在哪個通道上進行。ADCL 和ADCH 中的結果一般適用于之前的轉換。如果轉換序列已經結束， ADCCON2.SCH 的值大于最后一個通道號碼，但是如果最后寫入ADCCON2.SCH 的通道號碼是12 或更大，將讀回同一個值。

2.6、ADC 參考電壓

　　模擬數字轉換的正參考電壓可選擇為一個內部生成的電壓，AVDD5 引腳，適用于AIN7 輸入引腳的外部電壓，或適用于AIN6-AIN7 輸入引腳的差分電壓。

　　轉換結果的準確性取決于參考電壓的穩定性和噪音屬性。希望的電壓有偏差會導致ADC 增益誤差，與希望電壓和實際電壓的比例成正比。參考電壓的噪音必須低于ADC 的量化噪音，以確保達到規定的SNR。

2.7、ADC 轉換時間

　　ADC 只能運行在32 MHz XOSC 上，用戶不能整除系統時鐘。實際ADC 采樣的4 MHz 的頻率由固定的內部劃分器產生。執行一個轉換所需的時間取決于所選的抽取率。總的來說，轉換時間由以下公式給定：

Tconv = (抽取率+ 16) x 0.25 μs。

2.8、ADC 中斷

　　當通過寫ADCCON3 觸發的一個單個轉換完成時，ADC 將產生一個中斷。當完成一個序列轉換時，不產生一個中斷。

2.9、ADC DMA 觸發（和ADC中斷有種互補的感覺~）

　　每完成一個序列轉換，ADC 將產生一個DMA 觸發。當完成一個單個轉換，不產生DMA 觸發。

　　There is one DMA trigger for each of the eight channels defined by the first eight possible settings for ADCCON2.SCH。當通道中一個新的樣本準備轉換，DMA 觸發是活動的。The DMA triggers are named ADC_CHsd in Following Table, where s is single-ended channel and d is differential channel。

　　In addition, one DMA trigger, ADC_CHALL, is active when new data is ready from any of the channels in the ADC conversion sequence.

3、工程解析

從下面main函數可以看出，整個流程是先初始化串口收發（這個和上一節介紹的串口收發一模一樣，請參考上一節）；接著是初始化ADC將片上片上溫度傳感器的輸出選擇作為ADC 的輸入用于溫度測量；在while大循環內則是連續讀取64次溫度數據并求平均（代碼中求平均方法有點怪），最后通過串口將采集的片內溫度傳感器數據輸出。

 1 void main(void) 

 2 {   

 3     char i; 

 4     float AvgTemp;   

 5     char strTemp[6];

 6     

 7     InitUART();                           //初始化串口 

 8     InitSensor();                         //初始化 ADC 

 9     

10     while(1) 

11     { 

12         AvgTemp = GetTemperature();   

13         

14         for (i=0; i<63; i++) 

15         {    

16             AvgTemp += GetTemperature();  

17             AvgTemp = AvgTemp/2;          //每次累加后除 2 

18         }

19        

20         memset(strTemp, 0, 6);

21         sprintf(strTemp,"%.02f", AvgTemp);//將浮點數轉成字符串

22         UartSendString(strTemp, 5);       //通過串口發給電腦顯示芯片溫度

23         DelayMS(1000);                    //延時

24     } 

25 }

其中initSensor()是對ADC進行初始化：

第3行#define DISABLE_ALL_INTERRUPTS() (IEN0 = IEN1 = IEN2 = 0x00)是關閉所有中斷；

第4行為設置系統主時鐘為32M，上一節中main函數最前面做的工作；

1 void InitSensor(void)

2 { 

3    DISABLE_ALL_INTERRUPTS();     //關閉所有中斷 

4    InitClock();                  //設置系統主時鐘為 32M 

5    TR0=0x01;                     //設置為1來連接溫度傳感器到SOC_ADC

6    ATEST=0x01;                   //使能溫度傳感

7 }   

第5行TR0=1為設置溫度傳感器連接到SOC_ADC：

第6行ATEST=1為使能溫度傳感器：

其中GetTemperature()函數用來獲取溫度傳感器AD的值：

 1 /****************************************************************************

 2 * 名    稱: GetTemperature()

 3 * 功    能: 獲取溫度傳感器 AD 值

 4 * 入口參數: 無

 5 * 出口參數: 通過計算返回實際的溫度值

 6 ****************************************************************************/

 7 float GetTemperature(void)

 8 { 

 9    uint  value; 

10    

11    ADCCON3  = (0x3E);            //選擇1.25V為參考電壓；14位分辨率；對片內溫度傳感器采樣

12    ADCCON1 |= 0x30;              //選擇ADC的啟動模式為手動

13    ADCCON1 |= 0x40;              //啟動AD轉化  

14    while(!(ADCCON1 & 0x80));     //等待 AD 轉換完成 

15    value =  ADCL >> 4;           //ADCL 寄存器低 2 位無效，由于他只有12位有效，ADCL寄存器低4位無效。網絡上很多代碼這里都是右移兩位，那是不對的

16    value |= (((uint)ADCH) << 4);

17    

18    return (value-1367.5)/4.5-5;  //根據 AD 值，計算出實際的溫度,芯片手冊有錯，溫度系數應該是4.5 /℃

19                                  //進行溫度校正，這里減去5℃（不同芯片根據具體情況校正）

20 }

其中ADCCON3設置為0x3E，即選擇內聯參考電壓，512采樣率（12位有效位數），對片內溫度傳感器單通道采樣！

其中 ADCCON1 |= 0x30 即Start select. Selects the event that starts a new conversion sequence（ADC啟動模式為手動）

其中 ADCCON1 |= 0x40 即Start a conversion sequence if ADCCON1.STSEL = 11 and no sequence is running（啟動ADC轉換）

其中 while(!(ADCCON1 & 0x80)) 即等待一次轉換完成

第15、16行：是獲得ADC采樣的12位有效數據的值保存在value中

15    value =  ADCL >> 4;           //ADCL 寄存器低 2 位無效，由于他只有12位有效，ADCL寄存器低4位無效。網絡上很多代碼這里都是右移兩位，那是不對的

16    value |= (((uint)ADCH) << 4);

但是value值只是ADC值，并不是溫度值，需要轉換，代碼18、19行就是完成轉換：（至于怎么算的我猜測應該有個公式對應！）

18    return (value-1367.5)/4.5-5;  //根據 AD 值，計算出實際的溫度,芯片手冊有錯，溫度系數應該是4.5 /℃

19                                  //進行溫度校正，這里減去5℃（不同芯片根據具體情況校正）

4、實驗現象

將程序燒入CC2530，用USB連接開發板與PC，可以用串口助手觀察zigbee發來的溫度數據，當用手觸摸芯片時溫度會有明顯變化：