基于C8051F064数据采集的程序设计

2010-01-15秦伟

时代农机 2010年11期

秦伟

（陕西理工学院电信工程系，陕西汉中 723003）

在某工程项目中需要对应变片信号采集，传统的由单片机、A/D转换器组成的数据采集系统使用的器件较多，系统复杂，成本高，系统开发时间比较长。C8051F06x系列单片机内部集成A/D转换器，能大大降低系统开发时间和成本。

1 C8051F064特点

C8051F064器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU，片内集成硬件资源有：两个16位、1Msps的ADC，两个12位DAC，具有可编程数据更新方式，控制器局域网（CAN2.0B）控制器，64KB或32KB可在系统编程的FLASH存储器，4352（4K+256）字节的片内RAM，可寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口，5个通用的16位定时器，6个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列，硬件实现的SPI、SMBus/IC和两个UART串行接口，片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。工作电压为2.7～3.6V。端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。

2 C8051F064内部ADC介绍及工作方式设置

C8051F064的ADC子系统包括两个1Msps、16位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC，ADC中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测器和DMA接口。这两个ADC可以被配置为两个独立的单端方式ADC或组成一个差分对。数据转换方式、窗口检测器和DMA接口都可用软件通过特殊功能寄存器来控制。这两个ADC及相应的跟踪保持电路可以被独立使能或禁止（用特殊功能寄存器）。ADC控制寄存器（ADCnCN）中的ADnEN位被置为逻辑1时ADCn被使能。当ADnEN位为逻辑0时，ADCn处于低功耗关断方式。

2.1 ADC使用的电压基设置

ADC0和ADC1的电压基准电路允许使用多种不同的电压基准配置。每个ADC都可以使用其专用的内部电压基准或外部基准。每个ADC的内部电压基准电路由一个温度稳定性好的1.2V带隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器组成。VREFn（VREF0和VREF1）引脚对AGND的最大负载必须小于100μA。实际电路中在VREFn引脚与VRGNDn之间接入0.1μF和47μF的旁路电容。

本设计选着内部电压基准，每个ADC的电压基准电路由相应的基准控制寄存器控制。REF0CN是ADC0的基准控制寄存器，REF1CN是ADC1的基准控制寄存器。REFnCN寄存器用于独立地使能/禁止每个ADC的内部基准和偏置发生器电路。BIASEn位使能每个ADC的内部偏置发生器，而REFBEn位使能驱动VREFn引脚的2倍增益缓冲放大器。当被禁止时，带隙基准和缓冲放大器消耗的电流小于1μA（典型值），缓冲放大器的输出进入高阻状态（约25KΩ）。如果ADC使用内部电压基准，则ADC所对应的BIASEn和REFBEn位必须都被置‘1’。根据上述要求设置REF0CN为“00000011”，REF1CN为“00000011”，故系统ADC电压基准初始化程序代码如下：

void Voltage_Reference_Init（）{ unint i；char old_SFRPAGE=SFRPAGE；SFRPAGE=ADC0_PAGE； //转换到ADC0页REF0CN =0x03；//ADC0使用内部电压基准for（i=0；i＜1000；i++）； //延时，等待VREF平稳SFRPAGE=ADC1_PAGE； //转换到ADC1页

REF1CN=0x03；//ADC1使用内部电压基准for（i=0；i＜1000；i++）；//延时，等待VREF平稳SFRPAGE=old_SFRPAGE；//重置SFRPAGE }

2.2 ADC寄存器工作方式设置

ADC0和ADC1可以独立地工作于单端方式或两者组合工作在差分方式。在单端方式，两个ADC可以被配置为同时采样，或分别使用不同的转换速度。在差分方式，ADC1从属于ADC0，其配置由ADC0的配置决定，仅在偏移和增益校准时例外。通道选择寄存器AMX0SL中的DIFFSEL位为“0”用于选择ADC工作在单端方式，DIFFSEL位为“1”选择ADC工作在差分方式。此次设计采用单端方式工作故DIFFSEL位为“0”

3 ADC控制寄存器数据采集设置

图1 ADC0数据采集流程图

ADC0有4种转换启动方式，由ADC0CN中的ADC0启动转换方式位（AD0CM1，AD0CM0）的状态决定。ADC1有5种转换启动方式，由ADC1CN中的ADC1启动转换方式位（AD1CM2～AD1CM0）的状态决定。

本设计中均采用向ADCnCN的ADnBUSY位写1的方式启动转换，ADnBUSY位在转换期间被置‘1’，转换结束后复‘0’。ADnBUSY位的下降沿触发中断（当被允许时）并将中断标志ADnINT（ADCnCN.5）置‘1’。在单端方式，ADCn的转换数据被保存在ADCn数据字的MSB和LSB寄存器：ADCnH和ADCnL中。当通过向ADnBUSY写‘1’启动数据转换时，应查询ADnINT位以确定转换何时结束（也可以使用ADCn中断）。查询步骤如下：①写‘0’到ADnINT；②向ADnBUSY写‘1’；③查询并等待ADnINT变‘1’；④处理ADCn数据。根据以上配置规则，ADC0数据采集流程图如图1所示，ADC1与ADC0工作方式方式相同故不再叙述。