第6课 CC2530的ADC工作原理与应用
广东职业技术学院 欧浩源
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。
五、实训项目：定时采集电压数据发送到上位机
【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。
【5】实训项目源代码
#include "ioCC2530.h"
/*===============定时器1初始化函数==================*/
void Init_Timer1()
{
T1CC0L = 0xd4; //设置最大计数值的低8位
T1CC0H = 0x30; //设置最大计数值的高8位
T1CCTL0 |= 0x04; //开启通道0的输出比较模式
T1IE = 1; //使能定时器1中断
T1OVFIM = 1; //使能定时器1溢出中断
EA = 1; //使能总中断
T1CTL = 0x0e; //分频系数是128,模模式
}
unsigned char count = 0;
unsigned char F_time = 0;
/*================定时器1服务函数====================*/
#pragma vector = T1_VECTOR
__interrupt void Timer1_Sevice()
{
T1STAT &= ~0x01; //清除定时器1通道0中断标志
count++;
if(count == 10) //定时1秒到
{
F_time = 1;
count = 0;
}
}
/*===================UR0初始化函数====================*/
void Init_Uart0()
{
PERCFG = 0x00; //串口0的引脚映射到位置1，即P0_2和P0_3
P0SEL = 0x0C; //将P0_2和P0_3端口设置成外设功能
U0BAUD = 59; //16MHz的系统时钟产生9600BPS的波特率
U0GCR = 9;
U0UCR |= 0x80; //禁止流控，8位数据，清除缓冲器
U0CSR |= 0xC0; //选择UART模式，使能接收器
UTX0IF = 0; //清除TX发送中断标志
URX0IF = 0; //清除RX接收中断标志
URX0IE = 1; //使能URAT0的接收中断
EA = 1; //使能总中断
}
unsigned char dat[4];
/*===================UR0发送字符串函数==================*/
void UR0SendString(unsigned char *str, unsigned char count)
{
while(count--)
{
U0DBUF = *str++; //将要发送的1字节数据写入U0DBUF
while(!UTX0IF); //等待TX中断标志，即数据发送完成
UTX0IF = 0;
}
}
/*===================ADC初始化函数====================*/
void Init_ADC0()
{
P0SEL |= 0x01; //P0_0端口设置为外设功能
P0DIR &= ~0x01; //P0_0端口设置为输入端口
APCFG |= 0x01; //P0_0作为模拟I/O使用
}
/*===================读取ADC的数据====================*/
void Get_ADC0_Value()
{
ADCIF = 0;
//参考电压选择AVDD5引脚，256抽取率，AIN0通道0
ADCCON3 = (0x80 | 0x10 | 0x00);
while(!ADCIF); //等待A/D转换完成，
dat[0] = 0xaf;
dat[1] = ADCH; //读取ADC数据低位寄存器
dat[2] = ADCL; //读取ADC数据高位寄存器
dat[3] = 0xfa;
}
/*=======================主函数======================*/
void main()
{
Init_Uart0();
Init_Timer1();
Init_ADC0();
while(1)
{
if(F_time == 1) //定时1秒时间到
{
Get_ADC0_Value(); //进行A/D转换并读取数据
UR0SendString(dat,4); //向上位机发送数据
F_time = 0; //定时1秒标志清0
}
}
}
【结语】：
关于CC2530微控制器入门基础教程到此大功告成。
理解并能独立完成上述6个基本模块的应用，可以说基本上掌握了CC2530的基础应用，为日后学习Zigbee组网应用打下了良好的基础。
对于CC2530来说，进行低功耗无线组网应用才是它的真正使命。有了我们入门的基础，后面如果有时间，我会把OSAL操作系统和z-Stack协议栈的应用再做两个系列的教材，让大家真正的掌握CC2530的应用精髓。
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