Microchip 系列：SAM L 系列 (基于 ARM Cortex-M0+)_（12）.ADC和DAC模块应用
ADC和DAC模块应用
模拟-to-数字转换器 (ADC) 的应用
ADC概述
模拟-to-数字转换器 (ADC) 是将模拟信号转换为数字信号的关键组件。在Microchip的SAM L系列单片机中，ADC模块通常用于采集传感器数据、环境参数等模拟信号。SAM L系列的ADC模块具有高分辨率、低功耗和灵活的配置选项，适用于各种嵌入式应用。
ADC配置
在开始使用ADC之前，需要进行一些基本配置，包括选择ADC通道、设置采样率、配置中断等。以下是一个简单的配置示例，展示了如何在SAM L系列单片机中初始化ADC模块。
#include "sam.h"
// 初始化ADC模块
void adc_init(void) {
// 使能ADC模块的时钟
PM->APBCMASK.reg |= PM_APBCMASK_ADC; // 使能ADC时钟
// 配置ADC控制寄存器
ADC->CTRLA.reg = ADC_CTRLA_SWRST; // 软件复位ADC
while (ADC->STATUS.reg & ADC_STATUS_SYNCBUSY) {
// 等待复位完成
}
ADC->CTRLA.reg = ADC_CTRLA_ENABLE; // 使能ADC
while (ADC->STATUS.reg & ADC_STATUS_SYNCBUSY) {
// 等待使能完成
}
// 配置ADC分辨率
ADC->RESCTRL.reg = ADC_RESCTRL_RESSEL_12BIT; // 设置12位分辨率
// 配置ADC通道
ADC->CH[0].CTRLB.reg = ADC_CH_CTRLB_GAIN(0) | ADC_CH_CTRLB_REFSEL_INTVCC0 | ADC_CH_CTRLB_POSSEL_PIN0 | ADC_CH_CTRLB_NEGSEL_GND; // 选择通道0，参考电压为内部VCC/2，正输入为PIN0，负输入为GND
ADC->CH[0].INTENSET.reg = ADC_CH_INTENSET_RESRDY; // 使能结果准备好中断
// 配置ADC采样时间
ADC->SAMPCTRL.reg = ADC_SAMPCTRL_SAMPLEN(3); // 设置采样时间为3个ADC时钟周期
// 配置ADC校准
ADC->CALIB.reg = ADC_CALIB_BIASCAL(0x1F); // 设置偏置校准值
}
// 读取ADC通道0的值
uint16_t adc_read_channel_0(void) {
ADC->SWTRIG.reg = ADC_SWTRIG_START(0); // 触发通道0的转换
while (!(ADC->INTFLAG.reg & ADC_INTFLAG_RESRDY0)) {
// 等待转换完成
}
// 读取转换结果
uint16_t result = ADC->RESULT.reg & ADC_RESULT_RESULT_Msk;
return result;
}
ADC中断处理
为了提高系统的响应速度和效率，通常会使用中断来处理ADC的转换结果。以下是一个中断处理函数的示例，展示了如何在ADC转换完成后处理结果。
#include "sam.h"
// ADC中断处理函数
void ADC_Interrupt_Handler(void) {
if (ADC->INTFLAG.reg & ADC_INTFLAG_RESRDY0) {
// 读取通道0的转换结果
uint16_t result = ADC->RESULT.reg & ADC_RESULT_RESULT_Msk;
// 清除中断标志
ADC->INTFLAG.reg = ADC_INTFLAG_RESRDY0;
// 处理转换结果
// 例如，可以将结果发送到串口或存储在变量中
// UART_Send(result);
// adc_value = result;
}
}
// 初始化ADC中断
void adc_interrupt_init(void) {
// 配置NVIC以使能ADC中断
NVIC_EnableIRQ(ADC_IRQn);
// 配置ADC中断优先级
NVIC_SetPriority(ADC_IRQn, 1);
// 使能ADC通道0的结果准备好中断
ADC->CH[0].INTENSET.reg = ADC_CH_INTENSET_RESRDY;
}
ADC多通道扫描
在某些应用中，可能需要同时采集多个通道的模拟信号。SAM L系列的ADC模块支持多通道扫描功能，可以按顺序一次转换多个通道的数据。以下是一个多通道扫描的示例。
#include "sam.h"
// 配置ADC多通道扫描
void adc_configure_scan(void) {
// 使能ADC模块
ADC->CTRLA.reg = ADC_CTRLA_ENABLE;
while (ADC->STATUS.reg & ADC_STATUS_SYNCBUSY) {
// 等待使能完成
}
// 配置ADC分辨率
ADC->RESCTRL.reg = ADC_RESCTRL_RESSEL_12BIT;
// 配置ADC通道
ADC->CH[0].CTRLB.reg = ADC_CH_CTRLB_GAIN(0) | ADC_CH_CTRLB_REFSEL_INTVCC0 | ADC_CH_CTRLB_POSSEL_PIN0 | ADC_CH_CTRLB_NEGSEL_GND;
ADC->CH[1].CTRLB.reg = ADC_CH_CTRLB_GAIN(0) | ADC_CH_CTRLB_REFSEL_INTVCC0 | ADC_CH_CTRLB_POSSEL_PIN1 | ADC_CH_CTRLB_NEGSEL_GND;
// 配置ADC序列器
ADC->SEQCTRL.reg = ADC_SEQCTRL_SEQRPH(0x01) | ADC_SEQCTRL_SEQRPGA(0x00); // 设置序列器通道顺序为0, 1
// 配置ADC触发源
ADC->TRIG.reg = ADC_TRIG_STARTSEL_EXT Falling edge | ADC_TRIG_ENABLE; // 使能外部触发
// 使能ADC多通道扫描中断
ADC->INTENSET.reg = ADC_INTENSET_RESRDY;
}
// 读取多通道ADC值
void adc_read_scan(void) {
ADC->SWTRIG.reg = ADC_SWTRIG_START(0); // 触发多通道扫描
while (!(ADC->INTFLAG.reg & ADC_INTFLAG_RESRDY)) {
// 等待转换完成
}
// 读取通道0的转换结果
uint16_t result0 = ADC->RESULT.reg & ADC_RESULT_RESULT_Msk;
// 读取通道1的转换结果
uint16_t result1 = ADC->RESULT.reg & ADC_RESULT_RESULT_Msk;
// 清除中断标志
ADC->INTFLAG.reg = ADC_INTFLAG_RESRDY;
// 处理转换结果
// 例如，可以将结果发送到串口或存储在变量中
// UART_Send(result0);
// UART_Send(result1);
// adc_value0 = result0;
// adc_value1 = result1;
}
数字-to-模拟转换器 (DAC) 的应用
DAC概述
数字-to-模拟转换器 (DAC) 是将数字信号转换为模拟信号的关键组件。在Microchip的SAM L系列单片机中，DAC模块通常用于生成模拟电压信号，例如用于控制模拟电路、生成波形等。SAM L系列的DAC模块具有高精度和低功耗特性，适用于各种嵌入式应用。
DAC配置
在使用DAC之前，需要进行一些基本配置，包括选择DAC通道、设置输出电压范围、配置中断等。以下是一个简单的配置示例，展示了如何在SAM L系列单片机中初始化DAC模块。
#include "sam.h"
// 初始化DAC模块
void dac_init(void) {
// 使能DAC模块的时钟
PM->APBCMASK.reg |= PM_APBCMASK_DAC; // 使能DAC时钟
// 配置DAC控制寄存器
DAC->CTRLA.reg = DAC_CTRLA_SWRST; // 软件复位DAC
while (DAC->STATUS.reg & DAC_STATUS_SYNCBUSY) {
// 等待复位完成
}
DAC->CTRLA.reg = DAC_CTRLA_ENABLE; // 使能DAC
while (DAC->STATUS.reg & DAC_STATUS_SYNCBUSY) {
// 等待使能完成
}
// 配置DAC分辨率
DAC->CTRLB.reg = DAC_CTRLB_RESSEL_12BIT; // 设置12位分辨率
// 配置DAC参考电压
DAC->CTRLB.reg |= DAC_CTRLB_REFSEL_INTERNAL; // 选择内部参考电压
// 配置DAC通道0
DAC->DATA[0].reg = 0x0000; // 初始输出值为0
DAC->CHCTRL.reg |= DAC_CHCTRL_CH0EN; // 使能通道0
}
DAC输出控制
通过DAC模块可以输出指定的模拟电压。以下是一个示例，展示了如何通过DAC通道0输出一个1.5V的模拟信号。
#include "sam.h"
// 设置DAC通道0的输出值
void dac_set_output(uint16_t value) {
// 检查输出值范围
if (value > 0xFFF) {
value = 0xFFF; // 限制最大输出值
}
// 设置DAC通道0的输出值
DAC->DATA[0].reg = value;
// 等待输出值更新完成
while (DAC->STATUS.reg & DAC_STATUS_SYNCBUSY) {
}
}
// 主函数示例
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化DAC
dac_init();
// 设置DAC通道0输出1.5V
uint16_t output_value = 0x7FF; // 1.5V对应的12位值
dac_set_output(output_value);
while (1) {
// 主循环
}
}
DAC中断处理
为了实现更复杂的DAC应用，例如在特定事件触发时更新DAC输出值，可以使用中断机制。以下是一个中断处理函数的示例，展示了如何在DAC输出值更新完成后处理中断。
#include "sam.h"
// DAC中断处理函数
void DAC_Interrupt_Handler(void) {
if (DAC->INTFLAG.reg & DAC_INTFLAG_UND0) {
// 读取通道0的输出值
uint16_t value = DAC->DATA[0].reg;
// 清除中断标志
DAC->INTFLAG.reg = DAC_INTFLAG_UND0;
// 处理输出值
// 例如，可以更新下一个输出值或进行其他操作
// dac_set_output(next_value);
}
}
// 初始化DAC中断
void dac_interrupt_init(void) {
// 配置NVIC以使能DAC中断
NVIC_EnableIRQ(DAC_IRQn);
// 配置DAC中断优先级
NVIC_SetPriority(DAC_IRQn, 1);
// 使能DAC通道0的欠压中断
DAC->INTENSET.reg = DAC_INTENSET_UND0;
}
DAC波形生成
DAC模块可以用于生成波形，例如正弦波、方波等。以下是一个生成正弦波的示例，展示了如何通过DAC生成一个正弦波信号。
#include "sam.h"
#include 结合ADC和DAC的示例
在某些应用中，可能需要将ADC采集的模拟信号处理后通过DAC输出。以下是一个示例，展示了如何读取ADC通道0的值，然后通过DAC通道0输出处理后的信号。
#include "sam.h"
#include 总结
在SAM L系列单片机中，ADC和DAC模块是处理模拟信号的重要工具。通过合理配置和使用中断机制，可以实现高效、准确的信号采集和生成。以上示例展示了如何初始化、配置和使用这些模块，希望对您的应用有所帮助。
以上内容涵盖了ADC和DAC模块的基本配置、中断处理和应用示例，希望对您在SAM L系列单片机上的开发工作有所帮助。如果您有任何问题或需要进一步的帮助，请随时联系我。