Jak používat adc v arm7 lpc2148

Ve světě elektroniky existuje na trhu mnoho druhů analogových senzorů, které se používají k měření teploty, rychlosti, výtlaku, tlaku atd. Analogové senzory se používají k výrobě výstupu, který se v průběhu času neustále mění. Tyto signály z analogových senzorů mají tendenci mít velmi malou hodnotu od několika mikrovoltů (uV) do několika milivoltů (mV), takže je nutná určitá forma zesílení. Pro použití těchto analogových signálů v mikrokontroléru musíme převést analogový signál na digitální, protože mikrokontrolér rozumí a zpracovává pouze digitální signály. Většina mikrokontroléru má tedy zabudovanou důležitou funkci nazvanou ADC (analogově-digitální převodník). Náš mikrokontrolér ARM7-LPC2148 má také funkci ADC.

V tomto tutoriálu uvidíme, jak použít ADC v ARM7-LPC2148 dodáním měnícího se napětí na analogový pin a jeho zobrazení na 16x2 LCD obrazovce po analogově-digitální konverzi. Začněme tedy krátkým úvodem o ADC.

Co je ADC?

Jak již bylo řečeno, ADC znamená analogový převod na digitální a používá se k převodu analogových hodnot ze skutečného světa na digitální hodnoty jako 1 a 0. Jaké jsou to analogové hodnoty? To jsou ty, které vidíme v našem každodenním životě, jako je teplota, rychlost, jas atd. Tyto parametry jsou měřeny jako analogová napětí příslušnými senzory a poté jsou tyto analogové hodnoty převedeny na digitální hodnoty pro mikrokontroléry.

Předpokládejme, že náš rozsah ADC je od 0 V do 3,3 V a máme 10bitový ADC, to znamená, že naše vstupní napětí 0-3,3 voltů bude rozděleno na 1024 úrovní diskrétních analogových hodnot (2 ¹⁰ = 1024). To znamená, že 1024 je rozlišení pro 10bitový ADC, podobně pro 8bitové rozlišení ADC bude 512 (28) a pro 16bitové rozlišení ADC bude 65 536 (216). LPC2148 má 10bitové rozlišení ADC.

S tímto, pokud je skutečné vstupní napětí 0V, pak ADC MCU bude číst jako 0 a pokud je 3,3V, bude MCU číst 1024 a pokud bude někde mezi 1,65v, pak bude MCU číst 512. Můžeme použít níže vzorce pro výpočet digitální hodnoty, kterou bude číst MCU na základě rozlišení ADC a provozního napětí.

(Rozlišení ADC / Provozní napětí) = (Digitální hodnota ADC / Skutečná hodnota napětí)

Jako například pokud je referenční napětí 3v:

ADC jsme podrobně vysvětlili v předchozím článku.

ADC v ARM7-LPC2148

• LPC2148 obsahuje dva analogově-digitální převaděče.
• Tyto převaděče jsou jednoduché 10bitové po sobě jdoucí analogové a digitální převaděče.
• Zatímco ADC0 má šest kanálů, ADC1 má osm kanálů.
• Proto je celkový počet dostupných vstupů ADC pro LPC2148 14.
• Převádí vstupní napětí pouze v rozsahu (0 až 3,3 V). Nesmí překročit 3,3 V referenční napětí. Protože to poškodí IC a také poskytne nejisté hodnoty.

Některé důležité funkce ADC v LPC2148

• Každý převaděč schopný provádět více než 400 000 10bitových vzorků za sekundu.
• Každý analogový vstup má vyhrazený registr výsledků, který snižuje režii přerušení.
• Režim sériového převodu pro jeden nebo více vstupů.
• Volitelná konverze při přechodu na vstupním kolíku nebo signálu shody časovače.
• Příkaz Global Start pro oba převaděče.

Zkontrolujte také, jak používat ADC v jiných mikrokontrolérech:

• Jak používat ADC v Arduino Uno?
• Propojení ADC0808 s mikrokontrolérem 8051
• Pomocí modulu ADC mikrokontroléru PIC
• Výukový program ADC pro Raspberry Pi
• Jak používat ADC v MSP430G2 - Měření analogového napětí
• Jak používat ADC v STM32F103C8

Piny ADC v ARM7-LPC2148

Jak již bylo řečeno, v ARM7-LPC2148 existují dva kanály ADC0 se 6 analogovými vstupními piny a ADC1 s 8 analogovými vstupními piny. Celkově tedy existuje 14 pinů pro analogové vstupy. Níže uvedený diagram ukazuje piny, které jsou k dispozici pro analogový vstup.

Protože vstupní piny ADC jsou multiplexovány s jinými piny GPIO. Musíme je povolit konfigurací registru PINSEL pro výběr funkce ADC.

Níže uvedená tabulka ukazuje piny ADC a respektovaného kanálu ADC ne v LPC2148. AD0 je kanál 0 a AD1 je kanál 1

LPC2148 Pin	Kanál ADC č
P0.28	AD0.1
P0.29	AD0.2
0,30	AD0.3
P0.25	AD0.4
P0.4	AD0.6
P0.5	AD0.7
P0.6	AD1.0
P0.8	AD1.1
P0.10	AD1.2
P0.12	AD1.3
P0.13	AD1.4
P0.15	AD1.5
P0.21	AD1.6
P0.22	AD1.7

ADC se registruje v ARM7-LPC2148

Registry se používají v programování pro použití funkce A / D převodu v LPC2148.

Níže je uveden seznam registrů používaných v LPC2148 pro A / D převod

1. ADCR: Analogově digitální řídicí registr

Použití: Tento registr se používá ke konfiguraci A / D převaděče v LPC2148

2. ADGDR: Analogový k digitálnímu globálnímu datovému registru

Použití: Tento registr má bit DONE pro A / D převodník a je zde uložen VÝSLEDEK převodu.

3. ADINTERN: Analogově digitální přerušení Povolit registr

Použití: Toto je registr Interrupt Enable.

4. ADDR0 - ADDR7: Analogový na digitální kanálový datový registr

Použití: Tento registr obsahuje A / D hodnotu pro příslušné kanály.

5. ADSTAT: Analogový k digitálnímu stavovému registru.

Použití: Tento registr obsahuje příznak DONE pro příslušný kanál ADC a také příznak OVERRUN pro příslušný kanál ADC.

V tomto výukovém programu budeme používat pouze registry ADCR a ADGDR. Podívejme se na ně podrobně

Registrace ADxCR v LPC2148

AD0CR a AD1CR pro kanál 0, respektive kanál 1. Je to 32bitový registr. Níže uvedená tabulka označuje bitová pole pro registr ADCR.

31:28	27	26:24	23:22	21	20	19:17	16	15: 8	7: 0
REZERVOVÁNO	OKRAJ	START	REZERVOVÁNO	PDN	REZERVOVÁNO	CLKS	PRASKNOUT	CLCKDIV	SEL

Podívejme se, jak konfigurovat jednotlivé registry

1. SEL: Bity od (0 do 7) se používají k výběru kanálu pro převod ADC. Pro každý kanál je přidělen jeden bit. Například nastavení Bit-0 způsobí, že ADC převede vzorek AD0.1. A nastavením bitu -1 bude AD0.1; podobně nastavení bit-7 provede konverzi pro AD0.7. Důležitým krokem je, že máme PINSEL podle portu, který používáme, například PINSEL0 pro PORT0 v PLC2148.

2. CLCKDIV: Bity od (8 do 15) jsou pro Clock Divisor. Zde jsou hodiny APB (hodiny periferní sběrnice ARM) rozděleny touto hodnotou plus jedna k vytvoření hodin potřebných pro A / D převodník, který by měl být menší nebo roven 4,5 MHz, protože používáme postupnou aproximační metodu v LPC2148.

3. BURST: Bit 16 se používá pro režim převodu BURST.

Nastavení 1: ADC provede převod pro všechny kanály, které jsou vybrány v bitech SEL.

Nastavení 0: Deaktivuje režim převodu BURST.

4. CLCKS: Bity od (17 do 19) tří bitů se používají pro výběr rozlišení a počtu hodin pro A / D převod v režimu série, protože se jedná o režim nepřetržitého A / D převodu.

Hodnota bitů (17 až 19)	Bity (přesnost)	Počet hodin
000	10	11
001	9	10
010	8	9
011	7	8
100	6	7
101	5	6
110	4	5
111	3	4

5. PDN: Bit 21 slouží k výběru režimu vypnutí v ADC v LPC2148.

1. A / D je v režimu PDN.
2. A / D je v provozním režimu

6. START: Bity od (24 do 26) jsou pro START. Když je režim BURST převodu vypnut nastavením 0, jsou tyto bity START užitečné, když se má zahájit A / D převod. START se také používá pro okrajově řízený převod. To je, když je vstup v CAP nebo MAT pin LPC2148, A / D se začne převádět. Podívejme se na níže uvedenou tabulku

Hodnota za bity (24 až 26)	Špendlíky LPC2148	Funkce ADC
000	Slouží k nastavení ADC v režimu PDN Žádný start
001	Spusťte A / D převod
010	CAP0.2 / MAT0.2	Spusťte A / D převod na EDGE vybraném na kolíku 27 (Rising nebo Falling) na CAP / MAT pinech LPC2148
011	CAP0.0 / MAT0.0
100	MAT0.1
101	MAT0.3
110	MAT1.0
111	MAT1.1

7. EDGE: 27 ^th bit je pro EDGE se používá pouze tehdy, pokud je bit START obsahuje 010-111. Zahájí převod, když existuje vstup CAP nebo MAT, který je uveden výše v tabulce.

Nastavení : 0 - Na sestupné hraně

1 - Na vzestupné hraně

ADxGDR: ADC Global Data Register

AD0GDR a AD1GDR pro kanál ADC 0, respektive kanál ADC 1.

Jedná se o 32bitový registr, který obsahuje VÝSLEDEK A / D převodu a také bit DONE, který označuje, že je A / D převod proveden. Níže uvedená tabulka označuje bitová pole pro registr ADGDR.

31	30	29:27	26:24	23:16	15: 6	5: 0
HOTOVO	OBSADIT	REZERVOVÁNO	CHN	REZERVOVÁNO	VÝSLEDEK	REZERVOVÁNO

1. VÝSLEDEK: Tyto bity (6 až 15) obsahují výsledek A / D převodu pro vybraný kanál v registru ADCR SEL. Hodnota se čte až po dokončení A / D převodu a je to indikováno bitem DONE.

PŘÍKLAD: U 10bitového výsledku ADC se uložená hodnota pohybuje od (0 do 1023).

2. KANÁL: Tyto bity 24 až 26 obsahují číslo kanálu, pro který se provádí A / D převod. Převáděná digitální hodnota je přítomna v bitu RESULT.

PŘÍKLAD: 000 je pro kanál ADC 0 a 001 je pro kanál ADC 1 atd

3. OVERRUN: 30 ^th bit pro přeběh se používá v režimu sériového snímání. Když je nastavena 1, předchozí převedená hodnota ADC je přepsána nově převedenou hodnotou ADC. Když je registr přečten, vymaže bit PŘEKROČENÍ.

4. HOTOVO: 31. bit je pro bit DONE.

Sada 1: Když je A / D převod dokončen.

Sada 0: Když je registr přečten a zapsán ADCR.

Viděli jsme důležité registry, které se používají v ADC v LPC2148. Nyní můžeme začít používat ADC v ARM7.

Požadované komponenty

Hardware

• Mikrokontrolér ARM7-LPC2148
• IC regulátoru napětí 3,3 V
• IC regulátor napětí 5V
• 10K potenciometr - 2 č
• LED (libovolná barva)
• LCD displej (16X2)
• 9V baterie
• Nepájivá deska
• Připojení vodičů

Software

• Keil uVision5
• Magic Flash Tool

Kruhový diagram

Tabulka níže ukazuje zapojení obvodů mezi LCD a ARM7-LPC2148.

ARM7-LPC2148	LCD (16x2)
P0.4	RS (Register Select)
P0.6	E (Povolit)
P0.12	D4 (datový kolík 4)
P0.13	D5 (datový kolík 5)
P0.14	D6 (datový kolík 6)
P0.15	D7 (datový kolík 7)

Zjistěte více o používání LCD s ARM 7 - LPC2148.

DŮLEŽITÉ: Zde používáme dva integrované obvody regulátoru napětí, jeden pro 5V LCD displej a další 3,3V pro analogový vstup, které lze měnit potenciometrem.

Připojení mezi 5V regulátorem napětí s LCD a ARM7 Stick

Integrovaný obvod regulátoru napětí 5V	Pin funkce	LCD a ARM-7 LPC2148
1. Levý kolík	+ Ve z baterie 9V vstup	NC
2. Středový kolík	- Ve z baterie	VSS, R / W, K LCD GND ARM7
3. Pravý kolík	Regulovaný výstup + 5 V.	VDD, A na LCD + 5 V k ARM7

Potenciometr s LCD

Potenciometr se používá ke změně kontrastu LCD displeje. Hrnec má tři piny, levý kolík (1) je připojen k + 5 V a střední (2) k VEE nebo V0 LCD modulu a pravý kolík (3) je připojen k GND. Otáčením knoflíku můžeme upravit kontrast.

Spojení mezi LPC2148 a potenciometrem s regulátorem napětí 3,3 V.

IC regulátoru napětí 3,3 V	Pin funkce	ARM-7 LPC2148
1. Levý kolík	- Ve z baterie	GND kolík
2. Středový kolík	Regulovaný výstup +3,3 V.	Na potenciometr Vstup a výstup potenciometru na P0,28
3. Pravý kolík	+ Ve z baterie 9V vstup	NC

Programování ARM7-LPC2148 pro ADC

K programování ARM7-LPC2148 potřebujeme nástroj Keil uVision & Flash Magic. Používáme USB kabel k programování ARM7 Stick přes micro USB port. Napíšeme kód pomocí Keila a vytvoříme hexadecimální soubor a poté se soubor HEX přenese na flash disk ARM7 pomocí Flash Magic. Chcete-li se dozvědět více o instalaci keil uVision a Flash Magic a o tom, jak je používat, přejděte na odkaz Začínáme s mikrokontrolérem ARM7 LPC2148 a naprogramujte jej pomocí Keil uVision.

V tomto tutoriálu převádíme analogové vstupní napětí (0 až 3,3 V) na digitální hodnotu pomocí ADC v LPC2148 a zobrazujeme analogové napětí na LCD displeji (16x2). Pro změnu vstupního analogového napětí se použije potenciometr.

Chcete-li se dozvědět více o propojení LCD se 4bitovým režimem ARM7-LPC2148, přejděte na tento odkaz.

Kompletní kód pro použití ADC s ARM 7 je uveden na konci tohoto návodu, zde jsme vysvětlovat několik části.

Kroky zapojené do programování LPC2148-ADC

1. Registr PINSEL se používá k výběru pinu portu LPC2148 a funkce ADC jako analogového vstupu.

PINSEL1 = 0x01000000; // Vyberte P0.28 jako AD0.1

2. Vyberte přesnost hodin a bitů pro převod zapsáním hodnoty do ADxCR (řídicí registr ADC).

AD0CR = 0x00200402; // Nastaví provoz ADC na 10 bitů / 11 CLK pro převod (000)

3. Zahajte převod převedením hodnoty na START bity v ADxCR.

Tady jsem napsal až 24 ^th trochu AD0CR rejstříku.

AD0CR = AD0CR - (1 << 24);

4. Nyní musíme zkontrolovat DONE bit (31.) odpovídajícího ADxDRy (datový registr ADC), jak se mění z 0 na 1. Takže pomocí smyčky while neustále kontrolujeme, zda se převod provádí na 31. bitu datového registru.

while (! (AD0DR1 & 0x80000000));

5. Po nastavení bitů na 1 je převod úspěšný, poté načteme výsledek ze stejného datového registru ADC AD0DR1 a uložíme hodnotu do proměnné.

adcvalue = AD0DR1;

Dále použijeme vzorec pro převod digitální hodnoty na napětí a uložení do proměnné s názvem napětí .

napětí = ((adcvalue / 1023.0) * 3,3);

5. Následující řádky se používají k zobrazení digitálních hodnot (0 až 1023) po analogově-digitální konverzi.

adc = adcvalue; sprintf (displayadc, "adcvalue =% f", adc); LCD_DISPLAY (displayadc); // Zobrazit hodnotu ADC (0 až 1023)

6. Následující řádky se používají k zobrazení vstupního analogového napětí (0 až 3,3 V) po analogově-digitální konverzi a po kroku 5.

LCD_SEND (0xC0); sprintf (voltvalue, "Napětí =%. 2f V", napětí); LCD_DISPLAY (voltvalue); // Displej (vstupní analogové napětí)

7. Nyní musíme na LCD displeji zobrazit vstupní napětí a digitální hodnoty. Před tím musíme inicializovat LCD displej a použít příslušné příkazy pro odeslání zprávy k zobrazení.

Níže uvedený kód se používá k inicializaci LCD

void LCD_INITILIZE (void) // Funkce pro přípravu LCD { IO0DIR = 0x0000FFF0; // Nastaví pin P0.12, P0.13, P0.14, P0.15, P0.4, P0.6 jako OUTPUT delay_ms (20); LCD_SEND (0x02); // Inicializace lcd ve 4bitovém provozním režimu LCD_SEND (0x28); // 2 řádky (16X2) LCD_SEND (0x0C); // Vypnout zobrazení kurzoru LCD_SEND (0x06); // Automatický přírůstek kurzoru LCD_SEND (0x01); // Zobrazit jasný LCD_SEND (0x80); // První řádek první pozice }

Níže uvedený kód slouží k zobrazení hodnot na LCD

void LCD_DISPLAY (char * msg) // funkce pro tisk znaky poslal jeden po druhém { uint8_t i = 0; while (msg! = 0) { IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0xF0) << 8)); // Odešle horní okusování IO0SET = 0x00000050; // RS HIGH & ENABLE HIGH pro tisk dat IO0CLR = 0x00000020; // RW LOW Režim zápisu delay_ms (2); IO0CLR = 0x00000040; // EN = 0, RS a RW beze změny (tj. RS = 1, RW = 0) delay_ms (5); IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0x0F) << 12)); // Odesílá spodní okusování IO0SET = 0x00000050; // RS & EN HIGH IO0CLR = 0x00000020; delay_ms (2); IO0CLR = 0x00000040; delay_ms (5); i ++; } }

Níže uvedená funkce slouží k vytvoření zpoždění

void delay_ms (uint16_t j) // Funkce pro zpoždění v milisekundách { uint16_t x, i; pro (i = 0; i { for (x = 0; x <6000; x ++); // Forloop pro generování 1 milisekundového zpoždění s Cclk = 60MHz } }

Kompletní kód s ukázkovým videem je uveden níže.