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定制化PSoC实现8通道SAR ADC采样16通道

上网日期: 2015年03月12日 ?? 作者: Bob Hu ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:PSoC? SAR ADC? 数据通路? 数据采集?

通过ADC进行信号采样是MCU应用的常见任务,这可以将连续模拟信号转换为一系列离散的数字数据供MCU处理。在某些应用中,单个ADC需要以高采样率对多个通道进行采样。例如电源监测系统的管理子系统需要对多个稳压电源的输出进行采样,以监测系统的工作状态;再如在基于传感器的应用中,MCU需要对多个传感器进行采样以实现系统反馈。

我们有位客户想使用一片赛普拉斯的PSoC4实现用1MSps采样率采样16个通道的设计,16个通道的总采样时长不能超过19μs。但PSoC4内置的多路复用器(SARMUX)只支持8个通道。本文将介绍如何通过PSoC内部的可编程模块克服这一设计难题。

分析设计需求

首先我们需要仔细分析设计需求。客户把16个输入的完整采样视为一个采样周期。如图1所示,一个采样周期的最大时长限制为19μs。每个采样周期之间可使用中断服务请求(ISR)存储采样结果。

定制化PSoC实现8通道SAR ADC采样16通道(电子工程专辑)
图1:对16通道采样的时序。

若要用一个8通道SAR来实现这个目标,我们需要使用PSoC4片内的通用可编程数字模块(UDB)实现定制设计。该设计使用PSoC4片内的数字信号互联(DSI)实现多路复用器切换采样通道,并且在采样周期结束时将采样结果缓冲在基于数据通路(datapath)的FIFO中,然后通过中断服务子程序(ISR)全部读取出来。

数据通路是UDB模块中最灵活的部分。每个UDB模块包含一个数据通路,每个数据通路包含一个具有多个寄存器的8位ALU。UDB结构和数据通路功能的详细介绍请参阅PSoC4技术参考手册。每个数据通路可实现一个8字节FIFO。我们需要四个FIFO来缓冲16个12位SAR采样结果。

定制化PSoC实现8通道SAR ADC采样16通道(电子工程专辑)
图2:16通道SAR采样。

图2显示的是基于DSI的多路复用器,能在多个输入之间自动切换当前的采样通道。图3显示的是硬件FIFO的概览图。

定制化PSoC实现8通道SAR ADC采样16通道(电子工程专辑)
图3:用于缓冲采样结果的四个8字节FIFO。

第二页:配置SAR组件

第三页:生成SAR的采样触发

第四页:FIFO控制

第五页:设计测试


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