16位AD是国产MCU的痛点

Q4MP_gh_c472c21 2021-02-11 14996

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描述

16位的AD可以说是国产MCU的痛点，至少在廉价的单片机里面，这个真的找不到飞思卡尔的替代品。之前未使用16位AD的时候，使用的是STM32F0的单片机，因为产品需要，一直是将48M的主频超频到56M跑超速，后来因为疫情等原因，ST的价格飞上天，交期还特长，无奈之下换了国产兆易创新的GD32，不得不说，对标的GDE23主频直接到了72M，M0+，不用超频，正常跑高速就行。价格还便宜，不收过路费。在这一点上，国产的MCU真的很强。

单片机

现在项目需要16位的AD，一时间找不到任何国产的替代品，当然我们也把主意打到了ST的头上，但是捋到STM32H7才找到16位AD，2020年的ST的价格大家都清楚，如果选用这款芯片，我们的产品成本将大大增加，这已经超出了我们的预算。在之后的一番寻找中，确定了这个被恩智浦收购了多年的飞思卡尔的芯片。 MKV30，价格便宜，针对电机行业出生的MCU，在ADC的处理上可谓是下足了功夫。

自带差分输入模块，支持高达16位的差分AD输入，自带硬件平均，可对输入的AD信号进行自动平均，支持低功耗和高速AD模式，可自动校准AD，自带比较器。但是，因为很早就被收购，所以飞思卡尔的资料并不如NXP自家的产品那样详细丰富，导致开发难度很大，而且这款芯片不像K60那款，因为早期有智能车竞赛的缘故，网友分享的资料和经验很多。这款我拿到手里就很懵。本人并不是大佬，对新的单片机上手不是很容易。在开发的第一周就点了个灯，到处是坑。下面分享我的开发过程和经验：官网下载SDK直接pass，在有个基础工程的基础上使用MCUXpresso Config Tool配置ADC的引脚和功能初始化。配置引脚：

因为我需要使用两路ADC的差分模式，这里配置ADC0和ADC1的引脚。使用PORTE16、PORTE17 、PORTE18 、PORTE19四个引脚。对应ADC的ADC0_DP1，ADC0_DM1，ADC1_DP1，ADC1_DM1。软件会自动配置引脚相关配置代码。 ADC配置：

配置为16位的差分AD，因为我追求最高速的ADC采集，所以时钟1分频，硬件的8次平均。 ADC1配置相同。开始进入代码：

/******************************************************************************** Definitions******************************************************************************/#define

DEMO_ADC16_CHANNEL 1U#define DEMO_ADC16_CHANNEL_GROUP 0U#define

DEMO_ADC16_BASEADDR ADC0#define DEMO_DMAMUX_BASEADDR DMAMUX0#define

DEMO_DMA_CHANNEL 1U#define DEMO_DMA_ADC0_SOURCE 40U#define

DEMO_DMA_ADC1_SOURCE 41U#define DEMO_DMA_BASEADDR DMA0#define

ADC16_RESULT_REG_ADDR 0x4003b010U#define ADC16_RESULT_REG_ADDR1 0x40027010U//查询寄存器手册得到#define DEMO_DMA_IRQ_ID DMA0_IRQn #define DEMO_ADC16_SAMPLE_COUNT 8U /* The ADC16 sample count. *//************************************************************************************************************************

ADC0 initialization code**********************************************************************************************************************/adc16_channel_config_t

ADC0_channelsConfig［1］ = { { .channelNumber = 1U， //传输通道 .enableDifferentialConversion = true， //差分模式 .enableInterruptOnConversionCompleted = false， //使能传输完成中断 }};const adc16_config_t ADC0_config = { .referenceVoltageSource = kADC16_ReferenceVoltageSourceVref， .clockSource = 0， .enableAsynchronousClock = false， .clockDivider = kADC16_ClockDivider1， .resolution = kADC16_ResolutionSE16Bit， .longSampleMode = kADC16_LongSampleDisabled， .enableHighSpeed = true， .enableLowPower = false， .enableContinuousConversion = false//连续的转换};const

adc16_channel_mux_mode_t ADC0_muxMode = kADC16_ChannelMuxA;/* 硬件平均 8 */const

adc16_hardware_average_mode_t ADC0_hardwareAverageMode = kADC16_HardwareAverageDisabled;void ADC0_init（void） { /* Initialize ADC16 converter */ ADC16_Init（ADC0_PERIPHERAL， &ADC0_config）; /* Make sure， that software trigger is used */

ADC16_EnableHardwareTrigger（ADC0_PERIPHERAL， false）; /* Configure hardware average mode */ ADC16_SetHardwareAverage（ADC0_PERIPHERAL， ADC0_hardwareAverageMode）; /* Configure channel multiplexing mode */

ADC16_SetChannelMuxMode（ADC0_PERIPHERAL， ADC0_muxMode）; /* Initialize channel */

ADC16_SetChannelConfig（ADC0_PERIPHERAL， 0U， &ADC0_channelsConfig［0］）; /* Perform auto calibration */ ADC16_DoAutoCalibration（ADC0_PERIPHERAL）; /* Enable DMA. */ ADC16_EnableDMA

（ADC0_PERIPHERAL， false）;}/************************************************************************************************************************ ADC1 initialization code**********************************************************************************************************************/adc16_channel_config_t ADC1_channelsConfig［1］ = { { .channelNumber = 2U， .enableDifferentialConversion = true， //差分模式

.enableInterruptOnConversionCompleted = false， }};const adc16_config_t ADC1_config = { .referenceVoltageSource = kADC16_ReferenceVoltageSourceVref， .clockSource = 0， .enableAsynchronousClock = false， .clockDivider = kADC16_ClockDivider1， .resolution = kADC16_ResolutionSE16Bit， .longSampleMode = kADC16_LongSampleDisabled， .enableHighSpeed = true， .enableLowPower = false， .enableContinuousConversion = false//连续的转换};const

adc16_channel_mux_mode_t ADC1_muxMode = kADC16_ChannelMuxA;const

adc16_hardware_average_mode_t ADC1_hardwareAverageMode = kADC16_HardwareAverageDisabled;void ADC1_init（void） {// EnableIRQ（ADC0_IRQn）; /* 初始化ADC16转换器 */

ADC16_Init（ADC1_PERIPHERAL， &ADC1_config）; /* 不使用软件触发器 */

ADC16_EnableHardwareTrigger（ADC1_PERIPHERAL， false）; /* 配置硬件平均模式 */ ADC16_SetHardwareAverage（ADC1_PERIPHERAL， ADC1_hardwareAverageMode）; /* 配置信道多路复用模式 */ ADC16_SetChannelMuxMode（ADC1_PERIPHERAL， ADC1_muxMode）; /* 初始化通道 */

ADC16_SetChannelConfig（ADC1_PERIPHERAL， 1U， &ADC1_channelsConfig［0］）; /* 自动校准 */

ADC16_DoAutoCalibration（ADC1_PERIPHERAL）; /* Enable DMA. */ ADC16_EnableDMA（ADC1_PERIPHERAL， false）; } 这里以ADC0为例，传输通道设置为1，配置为差分模式，不使能传输完成中断。

ADC0_config结构体中的配置主要是配置时钟和采样速度，我的配置是我能达到的最高速度。在ADC0_init函数中，配置为软件触发，如果使用PDB，需要改为硬件触发，关闭了硬件平均。当我们需要获取ADC的数据时，需要以下代码。

adc16_channel_config_t adc16ChannelConfigStruct; adc16ChannelConfigStruct.channelNumber = 1; //ADC通道 adc16ChannelConfigStruct.channelNumber = 2;

adc16ChannelConfigStruct.enableDifferentialConversion = true;//使能差分

adc16ChannelConfigStruct.enableInterruptOnConversionCompleted = false;//失能中断

ADC16_SetChannelConfig（ADC1， 0U， &adc16ChannelConfigStruct）; ADC16_SetChannelConfig（ADC0， 0U， &adc16ChannelConfigStruct）; while （0U == （kADC16_ChannelConversionDoneFlag &

ADC16_GetChannelStatusFlags（ADC1， 0U）））; ADC_Value0 = ADC16_GetChannelConversionValue（ADC0， 0U）; ADC_Value1 = ADC16_GetChannelConversionValue（ADC1， 0U）;

可以将上述代码添加进主循环，在需要AD值时便可以直接读取ADC_Value0和ADC_Value1的值便可，可以包装成一个函数，需要时调用即可，执行一次该代码大约需要3us。如果AD的通道很多，可以使用for循环，改善代码。但是此方法占用MCU的内存，下一篇更新灵活多通道的DMA采集。要点：这里配置为ADC16位模式，但是并不是真正意义上的16位，在数据寄存器中有介绍，数据寄存器是16位，只有低15位是有效数据位，最高位为16位，所以ADC的范围是0~32767，加上最高位的符号位能达到-32767~+32767.

单片机

我在这里没看手册，采集到的数据一直无法理解。

单片机

输入通道输入的是正弦波，结果串口打印出来的确是这个玩意，最后处理一下符号位解决。上电之后会开始ADC采集，ADC采集完成触发dma通道1开始传输到指定缓存，dma通道1传输完成触发链接，链接dma通道2，dma通道2将adc配置传给adc配置寄存器。这样可以灵活采集各种通道，并且对资源占用较小。只要设置好配置adc的数组，剩下的dma就会处理.DMA配置：

void EDMA_Configuration（void）{ edma_config_t userConfig; /* 配置 DMAMUX */ DMAMUX_Init（DMAMUX）; /* 通道CH1初始化 */ DMAMUX_SetSource（DMAMUX， 1， 40）; /* Map ADC0 source to channel 1 */

DMAMUX_EnableChannel（DMAMUX， 1）; /* 通道CH2初始化 */ DMAMUX_SetSource（DMAMUX， 2， 41）;/* Map ADC1 source to channel 2 */ DMAMUX_EnableChannel（DMAMUX， 2）; /* 获取eDMA默认配置结构 */

EDMA_GetDefaultConfig（&userConfig）; EDMA_Init（DMA0， &userConfig）; EDMA_CreateHandle（&g_EDMA_Handle， DMA0， 1）; /* 设置回调 */ EDMA_SetCallback（&g_EDMA_Handle， Edma_Callback， NULL）; /*eDMA传输结构配置。设置dma通道1的adc值传到g_adc16SampleDataArray*/ EDMA_PrepareTransfer（&transferConfig，（void *）ADC16_RESULT_REG_ADDR， sizeof（uint32_t），（void *）g_adc16SampleDataArray， sizeof（uint32_t）， sizeof（uint32_t）， sizeof（g_adc16SampleDataArray），

kEDMA_PeripheralToMemory）; EDMA_SubmitTransfer（&g_EDMA_Handle， &transferConfig）; /* Enable interrupt when transfer is done. */ EDMA_EnableChannelInterrupts（DEMO_DMA_BASEADDR， DEMO_DMA_CHANNEL， kEDMA_MajorInterruptEnable）;#if defined（FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT） &&

FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT /* Enable async DMA request. */

EDMA_EnableAsyncRequest（DEMO_DMA_BASEADDR， DEMO_DMA_CHANNEL， true）;#endif /*

FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT */ /* Enable transfer. */

EDMA_StartTransfer（&g_EDMA_Handle）; //将dma通道1链接到通道0 EDMA_SetChannelLink（DMA0， 1，

kEDMA_MinorLink， 2）; EDMA_SetChannelLink（DMA0， 1，

kEDMA_MajorLink，2）; //*********************************************************************************************/

EDMA_CreateHandle（&DMA_CH2_Handle， DMA0， 2）; EDMA_SetCallback（&DMA_CH2_Handle， Edma_Callback1， NULL）; /* 设置回调 */ EDMA_PrepareTransfer（&g_transferConfig，（void *）ADC16_RESULT_REG_ADDR1， sizeof（uint32_t），（void *）g_adc16SampleDataArray1， sizeof（uint32_t）， sizeof（uint32_t）， sizeof（g_adc16SampleDataArray1）， kEDMA_PeripheralToMemory）; EDMA_SubmitTransfer（&DMA_CH2_Handle， &g_transferConfig）; //传输完后修正通道 DMA0-》TCD［1］.DLAST_SGA = -1* sizeof（g_adc16SampleDataArray）; DMA0-》TCD［2］.DLAST_SGA = -1* sizeof（g_adc16SampleDataArray1）; /* 当传输完成时启用中断。 */ EDMA_EnableChannelInterrupts（DEMO_DMA_BASEADDR， 2， kEDMA_MajorInterruptEnable）;#if defined（FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT） &&

FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT// /* 启用异步DMA请求 */

EDMA_EnableAsyncRequest（DEMO_DMA_BASEADDR， 2， true）;#endif /* FSL_FEATURE_EDMA_ASYNCHRO_REQUEST_CHANNEL_COUNT */ /* 使能数据传输 */ EDMA_StartTransfer（&DMA_CH2_Handle）; }

DAM 通道1和通道2的callback函数。因为通道2是通过通道一链接触发的，所以在通道1的回调函数里面就不用再调用EDMA_StartTransfer（）函数了。此处注意将ADC的采样模式改为连续模式。

static void Edma_Callback（edma_handle_t *handle， void *userData， bool transferDone， uint32_t tcds）{ EDMA_StartTransfer（&g_EDMA_Handle）; g_Transfer_Done = false; if （transferDone） { g_Transfer_Done = true; }} static void Edma_Callback1（edma_handle_t *handle， void *userData， bool transferDone， uint32_t tcds）{ g_Transfer_Done1 = false; if （transferDone） { g_Transfer_Done1 = true; }}

至此ADC的DMA就完成了，ADC会一直采集并通过DMA传输到g_adc16SampleDataArray［］和g_adc16SampleDataArray1［］两个数组中，需要时可以直接取值。我在使用ADC的DMA连续采样时遇到一个问题，因为连续采样会触发callback函数，此过程会触发edma中断，容易打断原来代码的进程，如在高速应用中使用需注意。

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芯片的入门环境搭建

该芯片的入门环境搭建，内容主要是官网获取ASDK，这个芯片我不知道是因为用的特别少，还是没公开开发经验，很难找到相关资料，只有在NXP社区能找到一点资料，代理商也是只负责销售，技术问题一概不管。在一顿乱搞之后搭建完一些工具之后，发现官方的SDK在我的板子上根本跑不起来，但是还好NXP论坛还有一个管理员提供一些支持，让我能一步步走下来。那就开始点一个灯吧。无论是下载资料还是论坛讨论都必须注册NXP账号，注册这里不谈，跳过。

在此链接下找到MCUXpresso Config Tools 软件，然后下载。

下载完成自己安装，此软件可自行配置工程，相当于ST的STM32CubeMX，可以方便配置时钟外设，我们只用专注于写逻辑便好，因为我是自己画的板子，搭建的工程无法使用，只用它配置外设。相同的页面继续下载一个SDK，MCUXpresso Software Development Kit （SDK）

在搜索框输入芯片名称，会弹出相应开发板或芯片，我是自己打的板子，选择芯片

选择SDK版本

点击进入SDK

直接下载就好啦，因为我没有梯子，下载特别慢，用其他浏览器会下载失败，推介使用谷歌浏览器。

之后下载KEIL的MDK包，这个自行去官网下载。

原文标题：国产16位MCU的痛点，可以用这款物美价廉产品（附完整开发过程）

文章出处：【微信公众号：嵌入式ARM】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

责任编辑：haq

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