RA6T2的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作 [1] 簡(jiǎn)介，A/D轉(zhuǎn)換器概述

簡(jiǎn)介

本系列文章將描述RA6T2上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 操作，重點(diǎn)介紹了支持16位深度分辨率的轉(zhuǎn)換方法。首先簡(jiǎn)要說(shuō)明了用于提高A/D分辨率的過(guò)采樣技術(shù)，然后深入介紹了過(guò)采樣功能（內(nèi)置于RA6T2上的ADC中）的詳細(xì)信息。本系列內(nèi)容涵蓋了用于在16位深度模式下捕獲數(shù)據(jù)的關(guān)鍵配置，并詳細(xì)介紹了用于確保正常工作的重要功能。

本系列文章附帶的示例代碼包含2個(gè)項(xiàng)目：一個(gè)項(xiàng)目演示在過(guò)采樣模式下以16位深度運(yùn)行ADC，另一個(gè)項(xiàng)目演示在SAR模式下以12位深度運(yùn)行ADC作為性能對(duì)照。

目標(biāo)器件

RA6T2

所需資源

要構(gòu)建和運(yùn)行本應(yīng)用筆記附帶的示例項(xiàng)目，需準(zhǔn)備以下軟硬件：

開發(fā)工具和軟件：

? e2 studio IDE，版本 2022-10 (22.10.0) 或更高版本

? RA 產(chǎn)品家族靈活配置軟件包 (FSP) 版本4.2.0或更高版本

? J-Link RTT Viewer，版本 7.86b或更高版本

FSP和e2 studio捆綁在一個(gè)可下載平臺(tái)安裝程序中，您可復(fù)制下方鏈接到瀏覽器中打開進(jìn)入瑞薩網(wǎng)站獲?。?/p>

https://www.renesas.cn/cn/zh/software-tool/flexible-software-package-fsp

硬件：

? RA6T2（240MHz Arm Cortex-M33 TrustZone，面向電機(jī)控制的高實(shí)時(shí)引擎）

? MCK-RA6T2（RTK0EMA270S00020BJ – 適用于 RA6T2 MCU 系列的瑞薩靈活電機(jī)控制套件）

? USB-C轉(zhuǎn)USB-A電纜

? 運(yùn)行Windows 10的主機(jī)PC

前提條件和目標(biāo)受眾

本系列內(nèi)容的讀者應(yīng)具備一定的瑞薩e2 studio IDE和RA產(chǎn)品家族靈活配置軟件包 (FSP) 使用經(jīng)驗(yàn)。在執(zhí)行本系列內(nèi)容中的操作步驟之前，請(qǐng)先按照《FSP用戶手冊(cè)》中的步驟操作，以編譯和運(yùn)行Blinky項(xiàng)目。

這樣可以幫助您熟悉e2 studio和FSP，并確認(rèn)所用電路板的調(diào)試連接能否正常運(yùn)行。此外，您還應(yīng)具備一些與A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)的模擬主題的理論背景。

目標(biāo)受眾為想要利用RA6T2上的16位ADC模塊開發(fā)應(yīng)用的用戶。

目錄

A/D轉(zhuǎn)換器概述

配置RA6T2 ADC模塊

應(yīng)用項(xiàng)目簡(jiǎn)介

運(yùn)行應(yīng)用項(xiàng)目

驗(yàn)證應(yīng)用項(xiàng)目

性能分析

參考資料

1 A/D轉(zhuǎn)換器概述

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器，ADCs）是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DAQs) 的組成部分，其功能是捕獲模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號(hào)。ADC可將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字，以供處理器根據(jù)需要對(duì)這些值執(zhí)行以下操作：存儲(chǔ)、顯示或進(jìn)一步分析捕獲的數(shù)字信號(hào)。

1.1 A/D轉(zhuǎn)換器特性分析

A/D轉(zhuǎn)換器通常具有三個(gè)固有特性：輸入電壓范圍、離散值的分辨率，以及轉(zhuǎn)換速率。

輸入電壓范圍定義了ADC可接受的模擬輸入電壓范圍，即可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的范圍。輸入電壓范圍的最大值取決于ADC系統(tǒng)使用的參考電壓；通常，輸入電壓上限等于內(nèi)部參考電壓值。在RA6T2中，VREFH0是輸入模擬參考電壓電源，根據(jù)電氣特性，其范圍定義在 [2.7V, 3.6V]。

A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是指檢測(cè)到的最小增量電壓測(cè)量結(jié)果，它會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸出值發(fā)生變化。ADC的分辨率取決于用于存儲(chǔ)數(shù)字轉(zhuǎn)換值的位數(shù)。對(duì)于具有n位分辨率的ADC，可以用數(shù)字形式表示 2n數(shù)值。

轉(zhuǎn)換速率（也稱為采樣率）描述的是將模擬輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示所需的時(shí)間量，按照所需的時(shí)鐘周期數(shù)來(lái)記錄。通常，此值表示為每秒可完成的 A/D 讀數(shù)數(shù)量（以赫茲為單位）。轉(zhuǎn)換率對(duì)于根據(jù)奈奎斯特規(guī)則分析可接受的AC信號(hào)輸入頻率尤其重要，可用于避免產(chǎn)生混疊等不需要的偽影。

1.2 模擬輸入類型

大多數(shù)模擬信號(hào)要么以單個(gè)模擬電壓的形式進(jìn)行單線傳輸，要么以兩個(gè)模擬電壓之差的形式進(jìn)行雙線傳輸。RA6T2上的ADC支持單端輸入和差分輸入兩種形式。

1.2.1 單端輸入

單端輸入ADC用于轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)源電壓與模擬參考接地電壓之差。單端輸入的實(shí)現(xiàn)最具成本效益，但信號(hào)對(duì)電磁干擾產(chǎn)生的噪聲十分敏感。

1.2.2 差分輸入

差分輸入ADC用于轉(zhuǎn)換兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)（即非反相輸入和反相輸入）之間的差分電壓。差分輸入的實(shí)現(xiàn)成本較高，但其性能更優(yōu)，抗信號(hào)中的噪聲能力更強(qiáng)。