賽普拉斯PSoC4芯片揭秘：玩轉(zhuǎn)SAR ADC模塊

　　除了具有AD模塊基本功能之外，PSoC4 SAR還包含一些獨(dú)具特色的功能。

　　靈活的觸發(fā)信號

　　PSoC4 SAR支持硬件信號觸發(fā)采樣，該信號可以是通過GPIO輸入的外部信號，也可以是內(nèi)部模塊產(chǎn)生的信號。由于PSoC4具有靈活的可配置結(jié)構(gòu)和豐富的內(nèi)部資源，因此內(nèi)部信號觸發(fā)SAR在設(shè)計(jì)中極為實(shí)用，例如，比較器的輸出觸發(fā)SAR在特定信號點(diǎn)采樣，定時器計(jì)數(shù)器溢出信號觸發(fā)SAR在特定時間點(diǎn)采樣，或者外部信號輸入后經(jīng)過PSoC4通用數(shù)字模塊（UDB）處理，針對特定輸入信號觸發(fā)SAR采樣。

　　圖5提供了一個設(shè)計(jì)實(shí)例，該例子中定時器（Timer）的計(jì)數(shù)器溢出信號觸發(fā)了SAR ADC的采樣，圖6是該設(shè)計(jì)工作時的波形。此設(shè)計(jì)可以在指定的時間點(diǎn)對輸入通道采樣，定時器計(jì)數(shù)值的重新裝載由硬件實(shí)現(xiàn)，采樣通道切換由SAR的多路器硬件實(shí)現(xiàn)，全過程僅在采樣數(shù)據(jù)讀取時需要軟件參與，從而節(jié)省大量的CPU運(yùn)行時間。

　　圖5：設(shè)計(jì)實(shí)例：使用定時器的計(jì)數(shù)器溢出觸發(fā)SAR ADC

　　圖6：硬件觸發(fā)信號工作波形

　　采樣值范圍比較

　　PSoC4 SAR提供了硬件級別的采樣值范圍比較。通過設(shè)定一個最大值，一個最小值，SAR可以對每一個通道的采樣值進(jìn)行快速的范圍比較，一旦發(fā)現(xiàn)采樣結(jié)果超出了給定數(shù)值范圍，一個范圍越界的中斷會立即產(chǎn)生，從而觸發(fā)SAR的中斷服務(wù)程序。如圖7所示，范圍比較模式有四種選項(xiàng)，采樣值小于最小值，采樣值大于最大值，采樣值在二者之間，和采樣值在二者之外。結(jié)合每個通道的中斷屏蔽寄存器，可以針對選定的通道實(shí)現(xiàn)快速范圍比較。

　　圖7：SAR配置 - 采樣值范圍比較

　　獨(dú)立的通道配置寄存器

　　PSoC4 SAR為每一個輸入通道提供了一組獨(dú)立的配置寄存器，可以使得通道屬性存在不同，如圖8所示的3通道采樣，第一個通道采用差分輸入，結(jié)果存為12位，信號獲取時間增加1微秒（單獨(dú)設(shè)置的A clks），并且對采樣結(jié)果進(jìn)行范圍比較；其余兩個通道為單端輸入，結(jié)果存為8位（可選分辨率ALT），使用默認(rèn)信號獲取時間，無需對采樣結(jié)果進(jìn)行范圍比較。這種獨(dú)立的通道配置寄存器能夠更好的滿足實(shí)際應(yīng)用中多變的需求，減少工程師對于瑣碎控制邏輯的關(guān)注，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的核心功能。

　　圖8：SAR配置 – 不同通道配置的多通道采樣