CC2430 片内AD使用详解——查询法
CC2430 ADC使用——查询法
1 目标
熟悉使用CC2430的ADC功能。根据我自己开发板的情况，我使用P07作为AD转换的输入口，使用一个旋转电位器来调整输入端口的电压，通过串口发送AD转换结果。在这里还是说说ADC的结构。
CC2430的ADC是基于sigma-delta原理，而不是常用的逐次比较式，通过不同的抽取率来实现不同的转换精度。
2 代码总览
还是老规矩，先列出所有的代码。在这里除了使用到ADC模块，还使用了定时器和串口模块，串口模块用来输出转换结果，定时器模块用来间隔调用ADC转换函数。具体的代码如下所示：
//包含头文件
#include "hal.h"
#include "stdio.h"
//函数申明
UINT8 UART0_Init();
UINT8 ADC_Init();
UINT8 Timer1_Init();
UINT16 ADC_Convert();
void main(){
//使用外部晶振
SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);
//设定IO口
IO_DIR_PORT_PIN(0, 7, IO_IN);
//初始化定时器
Timer1_Init();
//初始化串口
UART0_Init();
//初始化ADC
ADC_Init();
//输出提示
printf("CC2430 ADC Test\n");
//无线循环
while(1){
}
}
UINT8 ADC_Init(){
//选择AD转换通道
ADC_ENABLE_CHANNEL(ADC_AIN7);
//选择参考电压，分辨率，通道
ADC_SINGLE_CONVERSION(ADC_REF_AVDD | ADC_10_BIT | ADC_AIN7);
return 0;
}
UINT16 ADC_Convert(){
//转换结果高位和低位
UINT8 adc_h;
UINT8 adc_l;
UINT16 adc_value;
//开始转换
ADC_SAMPLE_SINGLE();
//等待转化结束
while(!ADC_SAMPLE_READY());
//获得转换结果
adc_h = ADCH;
adc_l = ADCL;
//获得AD转换结果，10位结果
adc_value = (( adc_h << 8) | adc_l) >> 6;
//输出转换结果
printf("ADC 10bit = %d\n",adc_value);
return adc_value ;
}
UINT8 UART0_Init(){
//UART0 IO口定位
IO_PER_LOC_UART0_AT_PORT0_PIN2345();
//UART0参数9600 8 N 1
UART_SETUP(0,9600,HIGH_STOP);
UTX0IF = 1;
return 0;
}
int putchar(int c){
if(c== '\n'){
while(!UTX0IF);
UTX0IF = 0;
U0DBUF = '\r';
}
while(!UTX0IF);
UTX0IF = 0;
U0DBUF = c;
return c;
}
UINT8 Timer1_Init(){
//定时器1复位
TIMER1_INIT();
//设定定时器相关参数
//溢出值低8位
T1CC0L=0x24;
//溢出值高8位
T1CC0H=0xF4;
//128分频0000 1100
T1CTL = 0x0c;
//定时器T1溢出中断使能
TIMER1_ENABLE_OVERFLOW_INT(TRUE);
//定时器T1中断使能
INT_ENABLE(INUM_T1,INT_ON);
//启动定时器1
TIMER1_RUN(TRUE);
//全局中断使能，注意
INT_GLOBAL_ENABLE(INT_ON);
return 0;
}
//定时器1 中断函数
#pragma vector=T1_VECTOR
__interrupt void T1_ISR(void)
{
//检查中断标志位
if(T1CTL & 0x10){
//ADC 通道参数初始化
ADC_Init();
//启动转换，通过串口输出结果
ADC_Convert();
//清中断标志
T1CTL &= ~0x10;
}
}
3 初始化其他内容
//使用外部晶振 SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL); //设定IO口 IO_DIR_PORT_PIN(0, 7, IO_IN); //初始化定时器 Timer1_Init(); //初始化串口 UART0_Init();
其他的不多说了，在使用AD转换功能之前，需要定义该IO口为输入状态。使用这个宏就可以了。IO_DIR_PORT_PIN(0, 7, IO_IN);
4 初始化ADC
//初始化ADC
ADC_Init();
ADC_Init的函数如下所示：
UINT8 ADC_Init(){
//选择AD转换通道
ADC_ENABLE_CHANNEL(ADC_AIN7);
//选择参考电压，分辨率，通道
ADC_SINGLE_CONVERSION(ADC_REF_AVDD | ADC_10_BIT | ADC_AIN7);
return 0;
}
初始化ADC可以分为2步，
第一步，使能ADC转换通道（IO特性），在这里我们选择通道7，使用了一个动作宏
#define ADC_ENABLE_CHANNEL(ch) ADCCFG |= (0x01<<ch)；
该宏操作了ADCCFG寄存器，这个寄存器的说明位于IO部分，而不是ADC部分。
第二步，选择ADC的参考电压，转换分辨率和ADC通道。在这里使用了另一个宏定义：
#define ADC_SINGLE_CONVERSION(settings) \
do{ ADCCON3 = settings; }while(0)
// Reference voltage:
#define ADC_REF_1_25_V 0x00 // Internal 1.25V reference
#define ADC_REF_P0_7 0x40 // External reference on AIN7 pin
#define ADC_REF_AVDD 0x80 // AVDD_SOC pin
#define ADC_REF_P0_6_P0_7 0xC0 // External reference on AIN6-AIN7 differential input
// Resolution (decimation rate):
#define ADC_7_BIT 0x00 // 64 decimation rate
#define ADC_9_BIT 0x10 // 128 decimation rate
#define ADC_10_BIT 0x20 // 256 decimation rate
#define ADC_12_BIT 0x30 // 512 decimation rate
// Input channel:
#define ADC_AIN0 0x00 // single ended P0_0
#define ADC_AIN1 0x01 // single ended P0_1
#define ADC_AIN2 0x02 // single ended P0_2
#define ADC_AIN3 0x03 // single ended P0_3
#define ADC_AIN4 0x04 // single ended P0_4
#define ADC_AIN5 0x05 // single ended P0_5
#define ADC_AIN6 0x06 // single ended P0_6
#define ADC_AIN7 0x07 // single ended P0_7
#define ADC_GND 0x0C // Ground
#define ADC_TEMP_SENS 0x0E // on-chip temperature sensor
#define ADC_VDD_3 0x0F // (vdd/3)
所有的参数都可以在数据手册中，ADCCON3部分找到，这里不多做说明。需要说明的一点是，原书代码中（ZigBee技术实践教程）转换分辨率的定义为8,10,12,14，通过我个人的多次试验和资料查证，分辨率实际为7,9,10,12，数据左对齐，以补码的形式保存。所以这里定义为10位分辨率时，最大的结果为511，最小的结果为-512。但是这里是不会有负结果出现的。（这个和实验的结果也是吻合的）
5 进行AD转换
UINT16 ADC_Convert(){
//转换结果高位和低位
UINT8 adc_h;
UINT8 adc_l;
UINT16 adc_value;
//开始转换
ADC_SAMPLE_SINGLE();
//等待转化结束
while(!ADC_SAMPLE_READY());
//获得转换结果
adc_h = ADCH;
adc_l = ADCL;
//获得AD转换结果，10位结果
adc_value = (( adc_h << 8) | adc_l) >> 6;
//输出转换结果
printf("ADC 10bit = %d\n",adc_value);
return adc_value ;
}
这里使用了最简单的等待方法，ADC还可以使用其他方法，比如说中断或者DMA传送等。先从简单的来，完成一次ADC转换可以分为3步：
第一步：启动AD转换
#define ADC_SAMPLE_SINGLE() \
do { ADC_STOP(); ADCCON1 |= 0x40; } while (0)
#define ADC_STOP() \
do { ADCCON1 |= 0x30; } while (0)
第二步：等待AD转换结束
只需要查询标志位就可以了。
#define ADC_SAMPLE_READY() (ADCCON1 & 0x80)
ADCCON1的7位置位时代表AD转换完成，否则不断等待。
第三步：结果处理
AD转换的结果保存在ADCH和ADCL寄存器中，先把两个寄存器组成一个16位长度的整形数据，然后使用移位算法获得相应的结果，本例中使用了10位数据，所以右移6位即可。
转换完成后使用printf输出结果，这里就体现了串口的好处了。最大的作用方便调试。
6 定时输出结果
由于完成单次的转换没有意义，所以需要定时完成转换。在这里使用了定时器1，定时器1的使用前面的文章给你已经说过，这里不再重复。中断服务函数如下所示：
#pragma vector=T1_VECTOR
__interrupt void T1_ISR(void)
{
//检查中断标志位
if(T1CTL & 0x10){
//ADC 通道参数初始化
ADC_Init();
//启动转换，通过串口输出结果
ADC_Convert();
//清中断标志
T1CTL &= ~0x10;
}
}
还请大家注意，每次转换完成后必须重新选择通道。数据手册中关于ADCCON3有明确提到。我一开始也以为只要设定好了，这个通道号是不会变化的，但是后面发现这样做转换的结果总是不变，打印了数据手册一页一页看才明白过来。
7 输出结果
没有实验结果的示例是站不住脚的。我把旋转定位器的先拧到最大，使7通道的输入电压最大，也就是达到VDD（3.3V），然后再慢慢减小。测试的结果如下图所示：
通过转动电位器使电压不断减小，转换的结果也随之不断减小。还可以看出，转换的最大结果为511，符合预计结果。幸好没有出现512，否则我又要郁闷好久。为了这个AD转换我还做了很多实验，在不同的抽取率情况下取出ADC结果，然后画图分析，这个以后再写文章说明。
CC2430串口使用说明
CC2430定时器使用说明
CC2430 hal.h