Как использовать adc в arm7 lpc2148

В мире электроники на рынке существует множество разновидностей аналоговых датчиков, которые используются для измерения температуры, скорости, смещения, давления и т. Д. Аналоговые датчики используются для получения выходного сигнала, который постоянно изменяется с течением времени. Эти сигналы от аналоговых датчиков, как правило, очень малы по величине от нескольких микровольт (мкВ) до нескольких милливольт (мВ), поэтому требуется какое-то усиление. Для использования этих аналоговых сигналов в микроконтроллере нам необходимо преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, поскольку микроконтроллер понимает и обрабатывает только цифровые сигналы. Таким образом, большая часть микроконтроллеров имеет встроенную важную функцию, называемую АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Наш микроконтроллер ARM7-LPC2148 также имеет функцию АЦП.

В этом руководстве мы увидим, как использовать АЦП в ARM7-LPC2148, подав переменное напряжение на аналоговый вывод и отображая его на ЖК-экране 16x2 после аналого-цифрового преобразования. Итак, давайте начнем с краткого введения об АЦП.

Что такое АЦП?

Как было сказано ранее, АЦП означает аналогово-цифровое преобразование и используется для преобразования аналоговых значений из реального мира в цифровые значения, такие как единицы и нули. Так что же это за аналоговые значения? Это те, которые мы видим в нашей повседневной жизни, такие как температура, скорость, яркость и т. Д. Эти параметры измеряются как аналоговые напряжения соответствующими датчиками, а затем эти аналоговые значения преобразуются в цифровые значения для микроконтроллеров.

Предположим, что диапазон нашего АЦП составляет от 0 В до 3,3 В, и у нас есть 10-разрядный АЦП, это означает, что наше входное напряжение 0–3,3 В будет разделено на 1024 уровня дискретных аналоговых значений (2 ¹⁰ = 1024). Значение 1024 - это разрешение для 10-битного АЦП, аналогично для 8-битного АЦП разрешение будет 512 (28), а для 16-битного АЦП - 65 536 (216). LPC2148 имеет АЦП с разрешением 10 бит.

При этом, если фактическое входное напряжение составляет 0 В, тогда АЦП микроконтроллера считывает его как 0, а если оно составляет 3,3 В, микроконтроллер считывает 1024, а если оно находится где-то посередине, например, 1,65 В, тогда микроконтроллер будет читать 512. Мы можем использовать приведенное ниже. формулы для расчета цифрового значения, которое будет считываться MCU на основе разрешения АЦП и рабочего напряжения.

(Разрешение АЦП / Рабочее напряжение) = (Цифровое значение АЦП / Фактическое значение напряжения)

Как, например, если опорное напряжение 3v:

Мы подробно объяснили ADC в предыдущей статье.

АЦП в ARM7-LPC2148

LPC2148 содержит два аналого-цифровых преобразователя.
Эти преобразователи представляют собой одиночные 10-битные аналого-цифровые преобразователи последовательного приближения.
В то время как ADC0 имеет шесть каналов, ADC1 имеет восемь каналов.
Следовательно, общее количество доступных входов АЦП для LPC2148 равно 14.
Он преобразует входное напряжение только в диапазоне (от 0 до 3,3 В). Оно не должно превышать 3.3V опорного напряжения. Так как это повредит ИС, а также даст неопределенные значения.

Некоторые важные особенности ADC в LPC2148

Каждый преобразователь способен выполнять более 400000 10-битных выборок в секунду.
Каждый аналоговый вход имеет специальный регистр результатов, чтобы уменьшить накладные расходы на прерывание.
Режим пакетного преобразования для одного или нескольких входов.
Дополнительное преобразование при переходе на входной вывод или сигнал согласования таймера.
Команда Global Start для обоих конвертеров.

Также проверьте, как использовать АЦП в других микроконтроллерах:

Как использовать АЦП в Arduino Uno?
Взаимодействие ADC0808 с микроконтроллером 8051
Использование модуля АЦП микроконтроллера PIC
Учебник Raspberry Pi ADC
Как использовать АЦП в MSP430G2 - Измерение аналогового напряжения
Как использовать АЦП в STM32F103C8

Контакты АЦП в ARM7-LPC2148

Как уже было сказано ранее, в ARM7-LPC2148 есть два канала ADC0 с 6 выводами аналогового ввода и ADC1 с 8 выводами аналогового ввода. Всего для аналоговых входов 14 контактов. На диаграмме ниже показаны контакты, доступные для аналогового входа.

Поскольку входные контакты АЦП мультиплексированы с другими контактами GPIO. Нам нужно включить их, настроив регистр PINSEL для выбора функции ADC.

В таблице ниже показаны контакты АЦП и соответствующий номер канала АЦП в LPC2148. AD0 - канал 0, а AD1 - канал 1

LPC2148 Штифт	Канал АЦП Нет
P0.28	AD0.1
P0.29	AD0.2
P0.30	AD0.3
P0.25	AD0.4
P0.4	AD0.6
P0.5	AD0.7
P0.6	AD1.0
P0.8	AD1.1
P0.10	AD1.2
P0.12	AD1.3
P0.13	AD1.4
P0.15	AD1.5
P0.21	AD1.6
P0.22	AD1.7

Регистры АЦП в ARM7-LPC2148

Регистры используются в программировании для использования функции аналого-цифрового преобразования в LPC2148.

Ниже приведен список регистров, используемых в LPC2148 для аналого-цифрового преобразования.

1. ADCR: аналого-цифровой регистр управления

Использование: Этот регистр используется для настройки аналого-цифрового преобразователя в LPC2148.

2. ADGDR: аналого-цифровой глобальный регистр данных

Использование: в этом регистре есть бит DONE для аналого-цифрового преобразователя, и здесь сохраняется РЕЗУЛЬТАТ преобразования.

3. ADINTERN: аналого-цифровой регистр разрешения прерывания.

Использование: Это регистр разрешения прерывания.

4. ADDR0 - ADDR7: регистр данных аналого-цифрового канала

Использование: Этот регистр содержит аналого-цифровое значение для соответствующих каналов.

5. ADSTAT: аналого-цифровой регистр состояния.

Использование: Этот регистр содержит флаг DONE для соответствующего канала ADC, а также флаг OVERRUN для соответствующего канала ADC.

В этом руководстве мы будем использовать только регистры ADCR и ADGDR. Давайте разберемся о них подробнее

Регистр ADxCR в LPC2148

AD0CR и AD1CR для канала 0 и канала 1 соответственно. Это 32-битный регистр. В таблице ниже указаны битовые поля для регистра ADCR.

31:28	27	26:24	23:22	21 год	20	19:17	16	15: 8	7: 0
ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫЙ	КРАЙ	НАЧАЛО	ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫЙ	PDN	ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫЙ	CLKS	BURST	CLCKDIV	SEL

Посмотрим, как настроить отдельные регистры

1. SEL: биты от (0 до 7) используются для выбора канала для преобразования АЦП. Каждому каналу отведен один бит. Например, установка бит-0 заставит АЦП выбрать AD0.1 для преобразования. А установка бита -1 сделает AD0.1; аналогичным образом установка бита 7 выполнит преобразование для AD0.7. Важный шаг: у нас есть PINSEL в соответствии с используемым нами портом, например PINSEL0 для PORT0 в PLC2148.

2. CLCKDIV: биты от (8 до 15) предназначены для делителя тактовой частоты . Здесь тактовая частота APB (тактовая частота периферийной шины ARM) делится на это значение плюс один, чтобы получить тактовую частоту, необходимую для аналого-цифрового преобразователя, которая должна быть меньше или равна 4,5 МГц, поскольку мы используем метод последовательного приближения в LPC2148.

3. BURST: бит 16 используется для режима BURST преобразования.

Настройка 1: АЦП выполнит преобразование для всех каналов, выбранных в битах SEL.

Настройка 0: отключит режим преобразования BURST.

4. CLCKS: биты от (17 до 19) трех битов используются для выбора разрешения и количества тактов для аналого-цифрового преобразования в пакетном режиме, поскольку это режим непрерывного аналого-цифрового преобразования.

Значение для битов (от 17 до 19)	Биты (точность)	№ часов
000	10	11
001	9	10
010	8	9
011	7	8
100	6	7
101	5	6
110	4	5
111	3	4

5. PDN: бит 21 предназначен для выбора режима пониженного энергопотребления АЦП в LPC2148.

A / D находится в режиме PDN.
АЦП в рабочем режиме

6. СТАРТ: биты от (24 до 26) предназначены для СТАРТА. Когда режим преобразования BURST выключен установкой 0, эти биты START полезны, когда следует начинать аналого-цифровое преобразование. START также используется для преобразования с контролем фронта. То есть, когда есть вход в вывод CAP или MAT LPC2148, АЦП начинает преобразование. Давайте проверим приведенную ниже таблицу

Значение битов (от 24 до 26)	Пины LPC2148	Функция АЦП
000	Используется для установки АЦП в режим PDN Нет старта
001	Начать аналого-цифровое преобразование
010	CAP0.2 / MAT0.2	Начать аналого-цифровое преобразование на EDGE, выбранном на контакте 27 (восходящий или падающий) на контактах CAP / MAT LPC2148
011	CAP0.0 / MAT0.0
100	MAT0.1
101	MAT0.3
110	MAT1.0
111	MAT1.1

7. EDGE: 27- ^й бит для EDGE используется только тогда, когда бит START содержит 010–111. Он начинает преобразование при вводе CAP или MAT, вы можете увидеть для этого таблицу выше.

Настройка : 0 - на падающем крае

1 - На подъеме

ADxGDR: глобальный регистр данных ADC

AD0GDR и AD1GDR для каналов 0 и 1 АЦП соответственно.

Это 32-битный регистр, содержащий РЕЗУЛЬТАТ аналого-цифрового преобразования, а также бит DONE, который указывает, что аналого-цифровое преобразование выполнено. В таблице ниже указаны битовые поля для регистра ADGDR.

31 год	30	29:27	26:24	23:16	15: 6	5: 0
СДЕЛАННЫЙ	ВЫПОЛНЕНИЕ	ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫЙ	CHN	ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫЙ	РЕЗУЛЬТАТ	ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫЙ

1. РЕЗУЛЬТАТ: Эти биты (с 6 по 15) содержат результат аналого-цифрового преобразования для выбранного канала в регистре ADCR SEL. Значение считывается только после завершения аналого-цифрового преобразования, и это указывается битом DONE.

ПРИМЕР: Для результата 10-битного АЦП сохраненное значение изменяется от (0 до 1023).

2. КАНАЛ: Эти биты с 24 по 26 содержат номер канала, для которого выполняется аналого-цифровое преобразование. Преобразованное цифровое значение присутствует в бите RESULT.

ПРИМЕР: 000 - для канала 0 АЦП, 001 - для канала 1 АЦП и т. Д.

3. OVERRUN: 30- ^й бит OVERRUN используется в BURST-режиме. При установке 1 предыдущее преобразованное значение АЦП перезаписывается вновь преобразованным значением АЦП. Когда регистр читается, он сбрасывает бит ПЕРЕПОЛНЕНИЯ.

4. DONE: 31-й бит предназначен для DONE.

Набор 1: когда аналого-цифровое преобразование завершено.

Установить 0: когда регистр читается и записывается ADCR.

Мы узнали о важных регистрах, которые используются в ADC в LPC2148. Теперь приступим к использованию ADC в ARM7.

Необходимые компоненты

Оборудование

ARM7-LPC2148 Микроконтроллер
ИС регулятора напряжения 3.3В
ИС регулятора напряжения 5В
Потенциометр 10K - 2 шт.
LED (любой цвет)
ЖК-дисплей (16X2)
Аккумулятор 9В
Макетная плата
Подключение проводов

Программного обеспечения

Keil uVision5
Инструмент Magic Flash

Принципиальная электрическая схема

В таблице ниже показаны схемы соединений между ЖК-дисплеем и ARM7-LPC2148.

ARM7-LPC2148	ЖК-дисплей (16x2)
P0.4	RS (выбор регистра)
P0.6	E (включить)
P0.12	D4 (вывод данных 4)
P0.13	D5 (вывод данных 5)
P0.14	D6 (контакт данных 6)
P0.15	D7 (вывод данных 7)

Узнайте больше об использовании ЖК-дисплея с ARM 7 - LPC2148.

ВАЖНО: Здесь мы используем две микросхемы регулятора напряжения: одна для ЖК-дисплея 5 В, а другая 3,3 В для аналогового входа, который можно изменять с помощью потенциометра.

Соединения между регулятором напряжения 5 В с ЖК-дисплеем и ручкой ARM7

ИС регулятора напряжения 5В	Функция булавки	ЖК-дисплей и ARM-7 LPC2148
1. левый штифт	+ Ve от батареи Вход 9В	NC
2. центральный штифт	- Ve от аккумулятора	VSS, R / W, K ЖК-дисплея GND ARM7
3. правая булавка	Регулируемый выход +5 В	ВДД, А ЖК + 5В ARM7

Потенциометр с ЖК-дисплеем

Потенциометр используется для изменения контрастности ЖК-дисплея. Поток имеет три контакта: левый контакт (1) подключен к + 5V, а центральный (2) - к VEE или V0 ЖК-модуля, а правый контакт (3) подключен к GND. Мы можем настроить контраст, повернув ручку.

Соединение между LPC2148 и потенциометром с регулятором напряжения 3,3 В

ИС регулятора напряжения 3.3V	Функция булавки	АРМ-7 LPC2148
1. левый штифт	- Ve от аккумулятора	Контакт GND
2. центральный штифт	Регулируемый выход + 3,3 В	К входу потенциометра и выходу потенциометра на P0.28
3. правая булавка	+ Ve от батареи Вход 9В	NC

Программирование ARM7-LPC2148 для АЦП

Для программирования ARM7-LPC2148 нам понадобится инструмент keil uVision и Flash Magic. Мы используем USB-кабель для программирования ARM7 Stick через порт micro USB. Мы пишем код с помощью Keil и создаем шестнадцатеричный файл, а затем шестнадцатеричный файл записывается на карту ARM7 с помощью Flash Magic. Чтобы узнать больше об установке keil uVision и Flash Magic и их использовании, перейдите по ссылке «Начало работы с микроконтроллером ARM7 LPC2148 и запрограммируйте его с помощью Keil uVision».

В этом руководстве мы преобразуем аналоговое входное напряжение (от 0 до 3,3 В) в цифровое значение с помощью АЦП в LPC2148 и отображаем аналоговое напряжение на ЖК-дисплее (16x2). Потенциометр будет использоваться для изменения входного аналогового напряжения.

Чтобы узнать больше о взаимодействии ЖК-дисплея с 4-битным режимом ARM7-LPC2148, перейдите по этой ссылке.

Полный код для использования АЦП с ARM 7 приведен в конце этого урока, здесь мы объясняем несколько частей.

Этапы программирования LPC2148-ADC

1. Регистр PINSEL используется для выбора вывода порта LPC2148 и функции АЦП в качестве аналогового входа.

PINSEL1 = 0x01000000; // Выбираем P0.28 как AD0.1

2. Выберите тактовую частоту и битовую точность для преобразования, записав значение в ADxCR (регистр управления АЦП).

AD0CR = 0x00200402; // Устанавливает операцию АЦП как 10 бит / 11 CLK для преобразования (000)

3. Запустите преобразование, записав значение в биты START в ADxCR.

Здесь я записал в 24- ^й бит регистра AD0CR.

AD0CR = AD0CR - (1 << 24);

4. Теперь, чтобы проверить Бит (31th) соответствующих ADxDRy (данные АЦП регистр), поскольку она изменяется от 0 до 1. Таким образом, мы используем в то время как цикл постоянно проверять, если преобразование выполняется на 31 - й бит регистра данных.

пока (! (AD0DR1 & 0x80000000));

5. После того, как бит выполнения установлен в 1, преобразование выполнено успешно, затем мы считываем результат из того же регистра данных АЦП AD0DR1 и сохраняем значение в переменной.

adcvalue = AD0DR1;

Затем мы используем формулу для преобразования цифрового значения в напряжение и сохраняем его в переменной с именем Voltage .

напряжение = ((adcvalue / 1023.0) * 3.3);

5. Следующие строки используются для отображения цифровых значений (от 0 до 1023) после аналого-цифрового преобразования.

adc = adcvalue; sprintf (displayadc, "adcvalue =% f", adc); LCD_DISPLAY (дисплей ADC); // Отображаем значение АЦП (от 0 до 1023)

6. Следующие строки используются для отображения входного аналогового напряжения (от 0 до 3,3 В) после аналого-цифрового преобразования и после шага 5.

LCD_SEND (0xC0); sprintf (значение напряжения, «Напряжение =%. 2f В», напряжение); LCD_DISPLAY (значение напряжения); // Дисплей (входное аналоговое напряжение)

7. Теперь нам нужно отобразить входное напряжение и цифровые значения на ЖК-дисплее. Перед этим мы должны инициализировать ЖК-дисплей и использовать соответствующие команды для отправки сообщения на дисплей.

Код ниже используется для инициализации ЖК-дисплея.

void LCD_INITILIZE (void) // Функция для подготовки ЖК-дисплея { IO0DIR = 0x0000FFF0; // Устанавливает вывод P0.12, P0.13, P0.14, P0.15, P0.4, P0.6 как OUTPUT delay_ms (20); LCD_SEND (0x02); // Инициализируем ЖК- дисплей в 4-битном режиме работы LCD_SEND (0x28); // 2 строки (16X2) LCD_SEND (0x0C); // Отображение выключенного курсора LCD_SEND (0x06); // Курсор автоматического увеличения LCD_SEND (0x01); // Очистить дисплей LCD_SEND (0x80); // Первая строка первая позиция }

Код ниже используется для отображения значений на ЖК-дисплее.

недействительный LCD_DISPLAY (символ * тзд) // Функция печати символов послал по одному { uint8_t я = 0; while (msg! = 0) { IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0xF0) << 8)); // Отправляет верхний полубайт IO0SET = 0x00000050; // RS HIGH & ENABLE HIGH для печати данных IO0CLR = 0x00000020; // RW LOW Режим записи delay_ms (2); IO0CLR = 0x00000040; // EN = 0, RS и RW без изменений (т.е. RS = 1, RW = 0) delay_ms (5); IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0x0F) << 12)); // Отправляет младший полубайт IO0SET = 0x00000050; // RS & EN HIGH IO0CLR = 0x00000020; delay_ms (2); IO0CLR = 0x00000040; delay_ms (5); i ++; } }

Функция ниже используется для создания задержки

void delay_ms (uint16_t j) // Функция для создания задержки в миллисекундах { uint16_t x, i; для (i = 0; i { для (х = 0; х <6000; х ++); // Forloop для генерации задержки в 1 миллисекунду с Cclk = 60MHz } }

Полный код с демонстрационным видео приведен ниже.