Обработка аналоговых сигналов на основе МК C8051F064

 

Бит 7: WEAKPUD -  бит отключения слаботоковых подтяжек портов вводы/вывода

0 – слаботоковые подтяжки включены

1 -  слаботоковые подтяжки отключены

Бит 6: XBARE – бит включения матрицы

0 – матрица отключена,  все выводы портов P0, P1, P2 и P3 настроены на вход

1  - матрица включена

Бит 5: зарезервирован. Читается как 0b. Запись не оказывает никакого влияния.

Бит 4: T4EXE – бит подключения входа T4EX

0 – T4EX не соединены с выводом порта

1 – T4EX соединен с выводом порта

Бит 3: T4E -  бит подключения входа T4

0 – T4 не соединены с выводом порта

1 – T4 соединен с выводом порта

Бит 2: UART1E – бит подключения входов/выходов УАПП1

0 – входы/выходы УАПП1 не соединены  с выводами порта

1 – TX1 и RX1 соединены с двумя выводами порта

Биты 1-0: зарезервированы

Конфигурирование портов ввода  – вывода происходит в функции Port_Init().

Приоритетный декодер матрицы, или «матрица», распределяет и назначает  выводы портов цифровым периферийным модулям МК, используя приоритеты. Матрица назначает выводы портов периферийным модулям, если соответствующие биты подключения в регистрах конфигурации матрицы XBR0, XBR1, XBR2 и XBR3 установлены в 1.

Для нашей задачи необходимо правильно  установить биты в регистрах конфигурирования матрицы, чтобы связать (или наоборот) выводы портов с цифровыми периферийными модулями.

1. Для разрешения работы УАППа  необходимо установить в ‘1’  2-ый бит (UART0EN) регистра XBR0 (запись значения b00000100 или 0x04 в XBR0).

2. Также необходимо установить  в '1' бит глобального разрешения цифрового коммутатора 6-ой бит (XBARE) регистра XBR2 (запись значения b01000000 или 0x40 в XBR2).

Следующий код функции Port_Init(void) иллюстрирует вышеописанную процедуру:

XBR0=0x04;      // Enable UART0 on crossbar

XBR1=0x00; 

XBR2=0x40;    // Enable crossbar and weak pull-ups

Помимо этого необходимо запрограммировать  работу выходных драйверов.

Регистр PхMDOUT:

R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	Значение при сбросе: 00000000
Бит 7	Бит 6	Бит 5	Бит 4	Бит 3	Бит 2	Бит 1	Бит 0

 

Биты 7-0: PхMDOUT – биты настройки выходного драйвера порта х

0 – соответствующий вывод P0.n настроен как выход с открытым  стоком

1 – соответствующий вывод P0.n настроен как цифровой двухтактный  выход

По умолчанию  после RESETа каждая линия порта ввода/вывода запрограммирована для работы в режиме OPEN_DRAIN. В нашей работе необходимо перепрограммировать выходные драйвера Port0  и Port1 на работу в режиме PUSH_PULL.

P0MDOUT=0xFF;  // enable Port0 outputs as push-pull

P1MDOUT |= 0x40;       // enable Port1 Pin 6 output as Push-Pull

6. Конфигурирование аналого-цифровых преобразователей ADC

Регистр ADC0CN:

R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	Значение при сбросе: 00000000
AD0EN	AD0TM	AD0INT	AD0BUSY	AD0CM1	AD0CM0	AD0WINT	-
Бит 7	Бит 6	Бит 5	Бит 4	Бит 3	Бит 2	Бит 1	Бит 0

 

Бит 7: AD0EN -  бит включения АЦП0

0 – АЦП0 отключен, находится  в режиме пониженного энергопотребления

1 -  АЦП0 включен, находится  в активном режиме и готов  к преобразованию 

данных или калибровке

Бит 6: AD0TM – бит установки режима слежения АЦП0

0 – когда АЦП0 включен, слежение осуществляется всегда, за исключением

момента преобразования

1  - режим слежения определяется  битами AD0CM1-0

Бит 5: AD0INT – флаг прерывания от АЦП0 (устанавливается при завершении преобразования). Этот флаг должен быть сброшен программно.

0 – АЦП0 не закончил преобразование  данных

1  - АЦП0 закончил преобразование  данных

Бит 4: AD0BUSY – бит занятости АЦП0

Чтение:

0 – преобразование данных завершено  или в данный момент не осуществляется

1  - идет процесс преобразования  данных

Запись:

0 – не оказывает никакого  влияния

1  - инициирует запуск преобразования  АЦП0, если биты ADC0CM1-0 = 00b

Биты 3-2: AD0CM1-0 – биты выбора режима запуска преобразования АЦП0

Если AD0TM = 0

00 – запуск преобразования осуществляется  установкой в 1 бита AD0BUSY

01  - запуск преобразования осуществляется  при переполнении Таймера 3

10 - запуск преобразования осуществляется  нарастающим фронтом сигнала  CNVSTR0

11  - запуск преобразования осуществляется  при переполнении Таймера 2

Если AD0TM = 1

00 – слежение (выборка) начинается в момент установки в 1 бита AD0BUSY, после

истечения периода слежения начинается преобразование данных

01 - слежение (выборка) начинается  при переполнении Таймера 3, после  истечения 

периода слежения начинается преобразование данных

10 – преобразование АЦП0 запускается  нарастающим фронтом сигнала  CNVSTR0

11  - слежение (выборка) начинается  при переполнении Таймера 2, после  истечения 

периода слежения начинается преобразование данных

Бит 1: AD0WINT - флаг прерывания от детектора диапазона АЦП0 (сбрасывается программно)

0 – не зафиксировано соответствия  преобразованных данных заданному  диапазону

1  - зафиксировано соответствия  преобразованных данных заданному  диапазону

Бит 0: зарезервирован. Необходимо записать 0b.

Регистр REF0CN:

R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	Значение при сбросе: 00000000
-	-	-	-	-	-	BIASE0	REFBE0
Бит 7	Бит 6	Бит 5	Бит 4	Бит 3	Бит 2	Бит 1	Бит 0

 

Бит 7-2: зарезервированы, читаются как b000000, необходимо записать b000000.

Бит 1: BIASE0 – бит включения генератора напряжения смещения АЦП0 (если АЦП используется, то этот бит должен быть установлен в 1)

0 – внутренний генератор напряжения  смещения отключен

1 - внутренний генератор напряжения  смещения включен 

Бит 0: REFBE0 – бит включения внутреннего буферного усилителя АЦП0

0 - внутренний буферный усилитель  АЦП0 отключен

1 - внутренний буферный усилитель  АЦП0 включен

Конфигурирование  АЦП происходит в функции ADC_Init() по следующему алгоритму:

1. Запись значения 0xC4 (b11000100) в регистр ADC0CN – включение ADC0, режим слежения определяется битами 01, т.е. запуск преобразования осуществляется при переполнении Таймера3;
2. Запись значения 0x03 (b00000011) в регистр REF0CN – включение генератора напряжения смещения ADC0 и включение внутреннего буферного усилителя, внутреннее опорное напряжение подается на вывод VREF0;
3. Задержка для стабилизации генератора опорного напряжения
4. Запись значения 0x00 в регистр ADC0CF – установка в качестве периода преобразования АЦП0 Tconv = 21*T_SYSCLK
5. Запись значения 0x00 в регистр AMX0SL – выбор однофазного режима работы ADC0;
6. Проверка переменной ADC_Mode, если выбран дифференциальный режим работы АЦП, то повторить пп.1-4 для соответствующих регистров ADC1, а также записать значение 0x40(b1000000) в регистры AMX0SL и AMX1SL (установка в '1' бита DIFFSEL – выбор дифференциального режима работы).

Описанный алгоритм иллюстрирует следующий  код:

ADC0CN = 0xC4;  // ADC0 Enabled, Timer3 start-of-conversion

// track 16 SAR clocks before data conversion

// upon Timer3 OV.  DMA will enable ADC as needed

 

REF0CN = 0x03; // ADC0: turn on bias generator and internal reference

for(i=0;i<10000;i++); // Wait for Vref to settle

ADC0CF = 0x00;  // Setting Conversion Clock Period Bits

// (ADC0SC[3..0]=0000, Tcon= 21*SYSCLK)

//ADC mode (ADC0 / DIFF)

if (ADC_Mode == 's')

AMX0SL = 0x00;  // Single-ended mode, ADC0

else if (ADC_Mode=='d')

{

AMX0SL = 0x40;  // Differential mode

SFRPAGE = ADC1_PAGE; // Switch to ADC1 Page

ADC1CN = 0xC4;  // ADC1 Enabled, Timer3 start-of-conversion

// track 16 SAR clocks before data conversion

// upon Timer3 OV.  DMA will enable ADC as needed

REF1CN = 0x03; // ADC1: turn on bias generator and internal reference

 for(i=0;i<10000;i++); // Wait for Vref to settle

ADC1CF = 0x00;  // Setting Conversion Clock Period Bits

}

 

7.  Конфигурирование интерфейса DMA

Конфигурирование интерфейса DMA происходит в функции DMA0_Init()по следующему алгоритму:

1. Запись значения 0x00 в регистр DMA0CN – отключаем DMA
2. Запись 16-битной переменной XRAM_START_ADD в 16-битный регистр DMA0DA – установка начального адреса данных
3. Запись значения переменной NumSamp (количество выборок) в регистр счетчика повторений DMA0CT
4. Запись значения 0x00 (начальный адрес команд) в регистр адреса команд DMA0IPT;
5. В зависимости от переменной ADC_Mode (режим работы АЦП) в регистр данных команд DMA0IDT записываем либо значение 0x10 (b00010000) (получение данных с ADC0 в однофазном режиме), либо значение 0x40 (b01000000) (получение данных с ADC0 в дифференциальном режиме)
6. Запись значения 0x00 в регистр данных команд DMA0IDT – команда «Конец операции»;
7. Запись значения 0x00 в регистр границы команд DMA0BND (адрес, с которого начинается выполнение команд);
8. Запись значения 0xA0 (b10100000) в регистр DMA0CN – включение DMA в 1-ом режиме.

Описанный алгоритм иллюстрирует следующий  код:

DMA0CN = 0x00;    // Disable DMA interface

DMA0DA = XRAM_START_ADD;  // Starting Point for XRAM addressing

DMA0CT = NUM_SAMPLES;   // Get NUM_SAMPLES samples

DMA0IPT = 0x00;    // Start writing at location 0

// Push instructions onto stack in order they will be executed

if (ADC_Mode == 's')

DMA0IDT = DMA0_GET_ADC0; // Retrieve data from ADC0

else   DMA0IDT = DMA0_GET_DIFF;//Retrieve differential data from ADC0-ADC1

DMA0IDT = DMA0_END_OF_OP; // End of operations

DMA0BND = 0x00;   // Begin instruction executions at address 0

DMA0CN = 0x20;   // switch DMA0 to mode 1

 

8. Инициализация последовательного интерфейса UART

Инициализация последовательного  порта UART происходит в функции UART0_Init().

Инициализация последовательного  порта UART проходит по следующему алгоритму:

1. Запись значения 0x50 (b01010000) в регистр управления UART0 SCON, значения 0x10 (b00010000) в регистр состояния и выбора источника тактирования UART0 SSTA0 (установка УАППа в 1-ый режим работы – стандартный асинхронный полный дуплексный обмен данными с использованием 10 бит для передачи 1 байта данных, данные передаются через внешний вывод TX0 и принимаются через RX0, скорость обмена данными обеспечивается с помощью таймера T1)
2. Инициализация таймера T1 с помощью регистров TMOD (0x20 – режим 2, т.е. 8-разрядный автоперезагружаемый таймер-счетчик), CKCON (0x10 – таймер T1 тактируется системным тактовым сигналом) и задание значений переполнения таймера (TH1 =  -(SYSCLK / BAUDRATE)/16) и начального значения таймера (TL1 =  -(SYSCLK / BAUDRATE)/16).