摘 要： 針對(duì)TMS320F2812在信息采集中存在的精度不夠,，采樣值與真實(shí)值偏離過(guò)大的問(wèn)題，本文采用了一種ADC校正算法,，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ADC存在的增益誤差和偏移誤差進(jìn)行補(bǔ)償,，結(jié)合簡(jiǎn)易的硬件電路，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)ADC采樣精度的補(bǔ)償,。
關(guān)鍵詞： TMS320F2812；ADC校正算法,；增益誤差,；偏移誤差
0 引言
DSP芯片在信號(hào)處理方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其采用了先進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu),，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高一倍[1-3],。本文選擇TI公司的TMS320F2812為系統(tǒng)的核心，它是一款32位的DSP芯片,，TMS320F2812具有12位ADC模塊,，理論上采樣精度可以達(dá)到9位，約為 0.2%左右,，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中并不讓人滿意,，采樣值和真實(shí)值之間的相對(duì)誤差很大,，有時(shí)甚至超過(guò)15%，這會(huì)給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很大的麻煩[4],。為了提高TMS320F2812的采樣精度,，本文采用ADC校正算法進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證,，取得了很好的效果,。
1 ADC的工作方式選擇
TMS320F2812的ADC模塊共有16個(gè)采樣通道，可分為兩組：一組是ADCINA0~ADCINA7,，另一組ADCINB0~ADCINB7[5-6],。ADC模塊的時(shí)鐘頻率最高可配置為25 MHz，采樣頻率最高為12.5 MS/s,，也就是說(shuō)每秒最高能完成12.5個(gè)百萬(wàn)次采樣,，內(nèi)置2個(gè)采樣保持器S/H-A、S/H-B和2個(gè)序列發(fā)生器SEQ1,、SEQ2,；基于上述結(jié)構(gòu)，選擇不同的采樣方式和不同的序列發(fā)生器模式,，就有不同的工作方式,，所以ADC共有4種工作方式，每種工作方式都有各自的特點(diǎn),，需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇,。
根據(jù)本文校正需要，DSP需要同時(shí)采集兩路精準(zhǔn)電源信號(hào),，為了保證兩路信號(hào)的實(shí)時(shí)性要求,，本文選擇級(jí)聯(lián)模式下的并發(fā)采樣的工作方式，一次采集2個(gè)通道,，可以保證兩路信號(hào)的實(shí)時(shí)性要求,，ADC初始化程序如下：
void InitAdc（void）
{
unsigned int i；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=1,；
NOP,；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=0；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.SUSMOD=3,；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS=0,；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.CPS=0；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.CONT_RUN=0,；
AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=1,；
AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN=3；
for（i=0；i<10000,；i++）NOP,；
AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN=1；
for（i=0,；i<5000,；i++）NOP；
AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS=15,；
AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=1,；
AdcRegs.MAX_CONV.bit.MAX_CONV=5；
AdcRegs.CHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0,；
AdcRegs.CHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1,；
AdcRegs.CHSELSEQ1.bit.CONV01=0x2；
…
}
2 ADC校正原理
ADC模塊的誤差不僅包括器件本身特性引起的零點(diǎn),、增益,、非線性誤差，這些因素很難通過(guò)措施補(bǔ)償,，但ADC模塊的轉(zhuǎn)換特性是線性的,，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行補(bǔ)償。ADC的轉(zhuǎn)換特性曲線如圖1所示,。
從圖中可以看出,，理想的ADC轉(zhuǎn)換特性曲線并不存在增益誤差和偏移誤差，所以可以求得模擬輸入量X和數(shù)字量輸出量Y的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系,，一條過(guò)零點(diǎn)的正比例函數(shù),，該直線恒過(guò)（34 095）點(diǎn)，4 095是結(jié)果緩沖寄存器的值右移4位后0x0FFF,，但實(shí)際中由于增益誤差和偏移誤差的存在,，模擬量和數(shù)字的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：
Y=KX+b（1）
式（1）中的K和b是未知量，只要求得K和b的值,，那么通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖寄存器得到的數(shù)據(jù)Y,，就可以計(jì)算出實(shí)際的輸入電壓值X。對(duì)于這個(gè)二元一次方程,，只要找到如式（2）所示的兩個(gè)方程組就可以求得K和b,。
為了能求得K和b的值，可以在硬件電路中增加兩路精準(zhǔn)電源作為參考電壓,，本文提供給ADCINA0和ADCINB0采樣通道，也就是X1和X2,，通過(guò)讀取ADCINA0和ADCINB0結(jié)果緩沖寄存器可以獲得Y1和Y2,，通過(guò)式（2）可獲得K和b的值，如式（3）所示：
所以實(shí)際的輸入值為式（4）：
3 ADC校正算法
由ADC校正原理可以知道，只要在硬件電路上提供兩路精準(zhǔn)電壓就可以求得式（3）的K和b值,，由這兩個(gè)參數(shù)通過(guò)式（4）去校正其他通道的采樣值,。本文ADC共采集6路信號(hào)，兩路校正信號(hào)（ADCINA0,、ADCINB0）和4路待被校正信號(hào)（ADCINA1,、ADCINB1、ADCINA2,、ADCINB2）,，對(duì)每個(gè)通道同時(shí)采樣N次，對(duì)結(jié)果進(jìn)行排序,，去掉最大值和最小值,，取中間N/2平均值，每個(gè)平均值作為采樣結(jié)果等待處理,，對(duì)參考通道ADCINA0和ADCINB0的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,，求得增益K和偏移b，為了更好地測(cè)試其可行性,，本文取N等于8,，在實(shí)際應(yīng)用中可以將N取大些以便于提高精準(zhǔn)度。算法流程如圖2所示,。
4 結(jié)果驗(yàn)證
為了驗(yàn)證ADC校正算法的有效性,，本文在硬件電路設(shè)計(jì)中加入了兩路精準(zhǔn)電源作為參考電壓ADCINA0= 0.502 V、ADCINB0=1.801 V,，軟件的調(diào)試選用CCS3.3,，調(diào)試完成后同時(shí)給ADCINA1、ADCINB1,、ADCINA2,、ADCINB2加上不同的電壓，然后打開(kāi)CCS3.3軟件下的watch windows觀察變量的值,，可以得到表1的數(shù)據(jù),。
在觀察watch windows下的變量值時(shí)，數(shù)據(jù)位會(huì)不停地變化和刷新,，記錄一次采樣的值可能不準(zhǔn)確,，所以可以多測(cè)幾次。從表中數(shù)據(jù)可以看出,，ADC校正算法良好,，校正后的結(jié)果與真實(shí)值很接近。
5 結(jié)論
本文采用了ADC校正算法對(duì)TMS320F2812數(shù)據(jù)采集進(jìn)行校正,，在硬件電路中設(shè)計(jì)了兩路精準(zhǔn)的參考電壓,，為軟件校正提供硬件支持。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，ADC校正算法提高了TMS320F2812數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度,，解決了在實(shí)際應(yīng)用中理論值和實(shí)際值的偏差問(wèn)題,。
參考文獻(xiàn)
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