ZigBee开发(7)--基础实验AD

一、A/D转换的基本工作原理

        将时间上连续变化的模拟量转化为脉冲有无的数字量，这一过程就叫做数字化，实现数字化的关键设备是ADC。

        ADC：数模转换器，将时间和幅值连续的模拟量转化为时间和幅值离散的数字量，A/D转换一般要经过采样、保持、量化和编码4个过程。

二、CC2530的A/D转换模块

        CC2530的ADC模块支持最高14位二进制的模拟数字转换，具有12位的有效数据位，它包括一个模拟多路转换器，具有8个各自可配置的通道，以及一个参考电压发生器。

        该ADC模块有如下主要特征：

        <1> 可选取的抽取率，设置分辨率（7~12位）。

        <2> 8个独立的输入通道，可接收单端或差分信号。

        <3> 参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或AVDD5。

        <4> 单通道转换结束可产生中断请求。

        <5> 序列转换结束可发出DMA触发。

        <6> 可将片内温度传感器作为输入。

        <7> 电池电压测量功能。

三、ADC模块的信号输入

        端口0引脚可以配置为ADC输入端，依次为AIN0~AIN7：

        <1> 可以把输入配置为单端输入或差分输入。

        <2> 差分输入对：AIN0~AIN1、AIN2~AIN3、AIN4~AIN5、AIN6~AIN7。

        <3> 片上温度传感器的输出也可以作为ADC的输入用于测量芯片的温度。

        <4> 可以将一个对应AVDD5/3的电压作为ADC输入，实现电池电压监测。

        <5> 负电压和大于VDD的电压都不能用于这些引脚。

        <6> 单端电压输入AIN0~AIN7，以通道号码0~7表示；四个差分输入对则以 通道号码8~11表示；温度传感器的通道号码为14；AVDD5/3电压输入的通道号码为15。

四、ADC相关的几个概念

        <1> 序列ADC转换：可以按序列进行多通道的ADC转换，并把结果通过DMA传送到存储器，而不需要CPU任何参与。

        <2> 单通道ADC转换：在程序设计中，通过写ADCCON3寄存器触发单通道ADC转换，一旦寄存器被写入，转换立即开始。

        <3> 参考电压：内部生成的电压、AVDD5引脚、适用于AIN7输入引脚的外部电压，或者 适用于AIN6~AIN7输入引脚的差分电压。

        <4> 转换结果：数字转换结果以2的补码形式表示。对于单端，结果总是正的。对于差分配置，两个引脚之间的差分被转换，可以是负数。 当ADCCON1.EOC设置为1时，数字转换结果可以获得，且结果总是驻留在ADCH和ADCL寄存器组合的MSB段中。

        <5> 中断请求：通过写ADCCON3触发一个单通道转换完成时，将产生一个中断，而完成 一个序列转换时，是不产生中断的。当每完成一个序列转换，ADC将产生 一个DMA触发。

        <6> 寄存器：ADC有两个数据寄存器：ADCL和ADCH；三个控制寄存器：ADCCON1、ADCCON2、ADCCON3；分别用来配置ADC并返回转换结果。

【1】配置APCFG寄存器

        当使用ADC时，端口0的引脚必须配置为ADC模拟输入。要配置一个端口0引脚为一个ADC输入，APCFG寄存器中相应的位必须设置为1。这个寄存器的默认值是0，选择端口0为非模拟输入，即作为数字I/O端口。

        注意：APCFG寄存器的设置将覆盖P0SEL的设置。

【2】配置ADCCON3寄存器

        单通道的ADC转换，只需将控制字写入ADCCON3寄存器即可。

【3】ADC初始化

        主要对端口的功能进行选择，设置其传输方向，并将端口设置为模拟输入。

【4】ADC数据采集

        首先将ADCIF标志位清0，接着对ADCCON3寄存器设置，该寄存器一旦被写入，转换立即开启；然后等待ADCIF置1，这时候转换完成，读取数据即可。

/**************************************
程序描述：通过内部 AD 控制把温度信息通过
串口发送给上位机,部分芯片误差
较大，需要校准。手摸着芯片，温度
明显变大。
**************************************/
#include <ioCC2530.h>
//#include “InitUART_Timer.h” //注意在 option 里设置路径
#include<stdio.h>

#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char

/*===================UR0初始化函数====================*/
void usart_Init(void)
{
  PERCFG &= ~0x01;//位置 1 P0 口
  P0SEL |= 0x0c;//P0_2,P0_3用作串口,第二功能
  P2DIR &= ~0XC0; //P0 优先作为 UART0 ，优先级
  U0CSR |= 0x80;//UART 方式
  U0UCR |= 0x0c;
  
  U0GCR |= 11;//U0GCR 与 U0BAUD 配合
  U0BAUD |= 216;// 波特率设为 115200
  
  U0CSR |= 0x40;//允许接收
  EA = 1;//开总中断
  URX0IE = 1;//开串口接收中断
  
  UTX0IF = 0;//UART0 TX 中断标志初始置位 
  URX0IF = 0;//UART0 RX 中断标志初始置位 
}
void usart_Send_Byte(uchar c)
{
  U0DBUF = c;
  while( !UTX0IF );//等待发送完成标志位置1
  UTX0IF = 0;
}
void usart_Send_String(uchar *data,uint len)
{
  while(len--)
  {
    usart_Send_Byte(*data++);
  }
}
/****************************************************************
温度传感器初始化函数
****************************************************************/
void initTempSensor(void)
{
  EA = 0;
  CLKCONCMD &= ~0x40; //设置系统时钟源为 32MHZ晶振
  while(CLKCONSTA & 0x40); //等待晶振稳定为 32M
  CLKCONCMD &= ~0x47; //设置系统主时钟频率为
  //DISABLE_ALL_INTERRUPTS(); //关闭所有中断
  //InitClock(); //设置系统主时钟为 32M
  //TR0=0X01; //set ‘1’ to connectthe temperature sensorto theSOC_ADC.
  //ATEST=0X01; // Enablesthe temperature sensor
}
/****************************************************************
读取温度传感器 AD 值函数
****************************************************************/
float getTemperature(void){
  uint value;
  ADCCON3 = (0x3E); //选择 1.25V 为参考电压；12 位分辨率；对片内温度传感器采样
  ADCCON1 |= 0x30; //选择 ADC 的启动模式为手动
  ADCCON1 |= 0x40; //启动 AD 转化
  while(!(ADCCON1 & 0x80)); //等待 AD 转换完成
  value = ADCL >> 4; //ADCL 寄存器低 4 位无效
  value |= (((uint)ADCH) << 4);
  return (value-1367.5)/4.5-4; //根据 AD 值，计算出实际的温度,芯片、
//手册有错，温度系数应该是 4.5 /℃
//进行温度校正，这里减去 4℃（不同芯片根据具体情况校正）
}
/****************************************************************
主函数
****************************************************************/
void main(void)
{
  uchar I;
  uchar TempValue[6];
  float AvgTemp;
  usart_Init(); //初始化串口
  initTempSensor(); //初始化 ADC
  while(1)
  {
    AvgTemp = 0;
    for(I = 0 ; I < 64 ; I++)
    {
      AvgTemp += getTemperature();
      AvgTemp=AvgTemp/2; //每次累加后除 2
    }
  /****温度转换成 ascii 码发送****/
    TempValue[0] = (unsigned char)(AvgTemp)/10 + 48; //十位
    TempValue[1] = (unsigned char)(AvgTemp)%10 + 48; //个位
    TempValue[2] = '.'; //小数点
    TempValue[3] = (unsigned char)(AvgTemp*10)%10+48; //十分位
    TempValue[4] = (unsigned char)(AvgTemp*100)%10+48; //百分位
    TempValue[5] = ''; //字符串结束符
    usart_Send_String( TempValue,6);
    //Delayms(2000); //使用 32M 晶振，故这里 2000 约等于 1S
  }
}