Обзор регистров управления выбором микросхем

Адрес	Наименование	Бит 7	Бит 6	Бит 5	Бит 4	Бит 3	Бит 2	Бит 1	Бит 0
+0x00	CTRLA	-	ASIZE[4:0]	MODE[1:0]
+0x01	CTRLB (SRAM)	-	-	-	-	-	SRWS[2:0]
CTRLB (SDRAM)	SDINITDONE	-	-	-	-	SDSREN	SDMODE[1:0]
+0x02	BASEADDRL	Мл. байт базового адреса выбора микросхемы	-	-	-	-
+0x03	BASEADDRH	Ст. байт базового адреса выбора микросхемы

Аналогово-цифровой преобразователь ADC

Отличительные особенности

· 12-битная разрешающая способность

· Частота выборок и преобразования до 2 МГц

· Измерение несимметричных или дифференциальных сигналов

· Знаковый и беззнаковый режимы

· 4 регистра результата с индивидуальным управлением входами

· 8…16 несимметричных входов

· 8x4 дифференциальных входов без усиления

· 8x4 дифференциальных входов с усилением

· 4 внутренних входа

· датчик температуры

· выход ЦАП

· напряжение VCC, поделенное на 10

· источник опорного напряжения (ИОН)

· Программный выбор коэффициента усиления 1x, 2x, 4x, 8x, 16x, 32x или 64x

· Выборку 4 входов можно выполнить за 1.5 мкс

· Выборочная 8- или 12-битная разрешающая способность

· Минимальная задержка распространения одного результата 2.5 мкс (8-битная разрешающая способность)

· Минимальная задержка распространения одного результата 3.5 мкс (12-битная разрешающая способность)

· Встроенный ИОН

· Опциональный внешний ИОН

· Опциональный запуск преобразования внешним событием для точной привязки ко времени

· Опциональная DMA-передача результатов преобразований

· Опциональное прерывание/событие по результату сравнения

Обзор

Модуль АЦП предназначен для преобразования аналоговых напряжений в цифровой код. АЦП обладает 12-битной разрешающей способностью и может выполнять преобразования на частоте до 2 МГц. На входе АЦП предусмотрен мультиплексор, который дает возможность оцифровывать несколько внутренних и внешних сигналов. Возможно измерение как несимметричных, так и дифференциальных сигналов. В дифференциальном режиме измерений доступен опциональный усилительный каскад, позволяющий расширить динамический диапазон. Результат преобразования АЦП может быть представлен в знаковом или беззнаковом формате.

АЦП выполнен по конвейерной архитектуре. Конвейерный АЦП состоит из нескольких следующих друг за другом ступеней. Каждая из ступеней отвечает за преобразование определенной части результата. Конвейерная архитектура позволяет добиться высокой частоты преобразования при относительно низкой частоте синхронизации и снимает ограничения на частоту преобразования, вызванные влиянием задержки распространения. Это также означает, что выборка нового аналогового напряжения и запуск нового преобразования АЦП могут быть выполнены еще во время выполнения текущих преобразований.

Запуск преобразования АЦП может быть инициирован либо программно, либо входящим событием любого другого УВВ. Предусмотрено четыре отдельных регистра результата с индивидуальным выбором входа (настройка мультиплексора), что упрощает работу с АЦП в применениях с отслеживанием данных. Каждая пара результата и настройки мультиплексора называется каналом АЦП. По завершении преобразования, может быть выполнена передача результата преобразования в память или УВВ посредством DMA.

Диапазон преобразования задается внутренним или внешним ИОН. В МК интегрирован достаточно высокоточный ИОН на напряжение 1.00 В. При его использовании диапазон преобразования лежит в пределах 0…1.0 В в беззнаковом режиме и -1.0…1.0В в знаковом дифференциальном режиме.

В МК также интегрирован датчик температуры, выходное напряжение которого может быть оцифровано АЦП. Кроме того, АЦП может оцифровать еще несколько внутренних сигналов: выход ЦАП, напряжение VCC/10 и напряжение бэндгап-элемента.

Рисунок 25.1. Функциональная схема модуля ADC

Входные источники

АЦП выполняет оцифровку аналоговых напряжений на своих входах. Поддерживается четыре выборочных типа измерений:

· дифференциальный вход

· дифференциальный вход с усилением

· несимметричный вход

· внутренний вход

Выводы аналоговых входов используются в качестве несимметричных и дифференциальных входов, а внутренние входы напрямую подключены к внутренним источникам сигналов. У МК с двумя АЦП, выводы порта PORTA могут служить входами модуля АЦП A, а выводы порта В - АЦП В. У МК XMEGA с одним АЦП, но с аналоговыми входами на портах А и В, все выводы этих портов могут использоваться в качестве входа АЦП.

Выбор подлежащего преобразованию входа и типа измерения выбирается за один подход посредством регистров управления мультиплексором. Четыре типа измерений и соответствующие им мультиплексоры показаны на рисунках 25.2…25.6. Сам по себе АЦП всегда остается дифференциальным, а при выполнении несимметричных измерений его инвертирующий вход подключается к фиксированному уровню напряжения.

Дифференциальный вход

При выборе дифференциального входа, любой из выводов аналоговых входов может быть выбран в качестве неинвертирующего входа, а в качестве инвертирующего входа могут быть выбраны выводы аналоговых входов 0…3. При использовании дифференциального входа, АЦП необходимо перевести в знаковый режим.

Рисунок 25.2. Дифференциальное измерение без усиления