使用LTC2500-32和STM32F410RB实现尖端A/D转换
无缝转换，卓越精度
已发布 10月 08, 2024
点击板
ADC 7 Click
开发板
Nucleo 64 with STM32F410RB MCU
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
STM32F410RB
利用我们的模数转换器的强大功能，提升您设计的性能。
A
A
硬件概览
它是如何工作的？
ADC 7 Click 基于 Analog Devices 的 LTC2500-32，这是一款具有可配置数字滤波器的 32 位过采样 ADC。集成的可配置滤波器用于处理来自 32 位逐次逼近寄存器 (SAR) 内核的数据，提供非常低的输出噪声，并具有高达 148dB 的高动态范围。它还简化了设计，因为它放宽了输入信号的抗混叠滤波器要求。LTC2500-32 ADC 还允许外部参考电压；因此，Click board™ 使用来自 Microchip 的小型固定参考电压 IC MCP1541 的 4.096V。Click board™ 上有一个两极螺钉端子，其输入路由到 ADC IC 的 +IN 和 -IN 引脚。输入信号可以是双极的、单极的或差分的，从 0 到 VREF 摆动。输入通过两个 LTC2057 运算放大器进行缓冲。这些低噪声运放调整输入阻抗，因为 LTC2500-32 ADC 在低阻抗源驱动时性能最佳。输入是直流耦合的 - 输入信号路径上没有使用去耦电容器。LTC2500-32 具有两个可用的 SDO 引脚（双 SPI 接口），但此 Click board™ 仅使用 SDOA 引脚，提供来自可编程数字滤波器的转换数据。RDLA 引脚应设置为低逻辑电平以启动 SPI 通信。它连接到 mikroBUS™ 的 CS 引脚，而 SDOA 引脚连接到
mikroBUS™ 的 MISO 引脚，标记为 SDO。这样配置后，可以使用 mikroBUS™ 的标准四引脚 SPI 接口与 Click board™ 通信。数字滤波器可以通过 SPI 接口（mikroBUS™ 的 SDI 引脚）进行编程，也可以使用 ADC IC 的 PRE 引脚。当 PRE 引脚设置为高逻辑电平时，SDI 引脚上的逻辑状态将用于选择两个滤波器预设之一。否则，当 PRE 引脚设置为低逻辑电平时，可以通过 SPI 接口配置滤波器。PRE 引脚连接到 mikroBUS™ 的 RST 引脚，标记为 PRE。该 IC 使用外部信号启动转换过程。当 MCLK 引脚上出现上升沿时，内部转换过程开始。为了获得最佳性能，制造商建议外部信号脉冲持续时间应为 40nS。MCLK 引脚连接到 mikroBUS™ 的 PWM 引脚，标记为 MCK。MCLK 引脚上的上升沿后，ADC 开始通过比较输入电压与参考电压的二进制加权分数进行采样。然后，采样输入通过逐次逼近算法（SAR ADC 类型）。转换数据包括 24 位差分电压、7 位共模电压和一个用于信号溢出指示（VIN > VREF）的标志位。然后，这些数据传递到滤波器部分，滤波器部分将 32 位处理值存储在输出寄存器中。ADC IC 将差分输入电压与 2
× VREF 进行比较，分为 232 个级别，分辨率为 1.9mV（使用 4.096V 作为参考）。宽共模输入范围（从 0V 到 VREF），以及高共模抑制率，允许设备采样所有类型的信号：伪差分单极、伪差分双极和全差分。这是 LTC2500-32 ADC 设备的独特功能。在转换阶段，BUSY 引脚保持高逻辑电平（高阻态）。转换结束时，该引脚驱动为低逻辑电平。BUSY 引脚表示转换进行中的状态，并连接到 mikroBUS™ 的 INT 引脚，标记为 BSY。LTC2500-32 ADC 的另一个引脚具有类似功能，表示数据已准备好读取。该引脚标记为 DRL，并连接到 mikroBUS™ 的 AN 引脚。通过使用这些引脚作为中断源，主 MCU 可以实现优化的数据采集时序，无需轮询 ADC 直到其准备就绪。Click board™ 使用 mikroBUS™ 的 3.3V 和 5V 电源轨。3.3V 电源轨为 ADC IC 提供 2.5V 工作电压。因此，使用了一个小型 LDO 来获得该电压。5V 电源轨用于 MCP1541 参考电压源。由于 LTC2500-32 ADC 的逻辑部分可以在 1.8V 到 5V 的电压下工作，因此不需要额外的通信电平转换 IC，Click board™ 可以与 3.3V 和 5V MCU 一起工作。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台，供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性，使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器，并包含了如用户 LED（同时作为 ARDUINO® 信号）、用户和复位按钮，以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性，它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头，提供了对 STM32 I/O 的完全访问，以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活，支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源，确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器，简化了编程和调试过程。此外，该板设计旨在简化高级开发，它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持，支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速，并内置加密功能，提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器，提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些，加上与多种集成开发环境（IDE）的兼容性，包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE，确保了流畅且高效的开发体验，使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32768
你完善了我！
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座，使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样，Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能，如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™，这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器，采用 32 位 MCU，配备 ARM Cortex M4 处理器，运行速度为 84MHz，具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM，分为两个区域，顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器，而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子，以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试，其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上，然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关，用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外，用户还可以通过现有的双向电平转换器，使用任何 Click board™，无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接，您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看！”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。
实时跟踪您的结果
应用程序输出
1. 应用程序输出 - 在调试模式下，“应用程序输出”窗口支持实时数据监控，直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境，以确保数据正确显示。
2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输，实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置，以确保正常运行。有关分步设置说明，请参考提供的教程。
3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据，使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置，请按照提供的教程，其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时，请使用以下函数：plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式，用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称，并将“variable_name”替换为要显示的参数。
软件支持
库描述
该库包含用于 ADC 7 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
adc7_set_config- 通过发送配置数据执行设备配置的功能adc7_start_conv_cycle- 在 MCK 引脚上生成时钟信号并开始转换的功能adc7_read_results- 从 AD 转换器读取电压值并将该值计算为毫伏 (mV) 的功能
开源
代码示例
完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio。 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。
/*!
* \file
* \brief ADC7 Click example
*
* # Description
* This application collects data from the analog signal, calculates and logs the
* converted voltage value.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes driver and performs configuration for conversion cycles.
*
* ## Application Task
* Performs the determined number of conversion cycles which are necessary for averaging.
* When all conversion cycles are done, it reads the converted voltage value.
* Results will be logged on UART terminal every second.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "adc7.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static adc7_t adc7;
static log_t logger;
static float voltage_data;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
adc7_cfg_t cfg;
/**
* Logger initialization.
* Default baud rate: 115200
* Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
* @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX
* are defined as HAL_PIN_NC, you will
* need to define them manually for log to work.
* See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
*/
LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
log_init( &logger, &log_cfg );
log_info( &logger, "---- Application Init ----" );
Delay_ms( 100 );
// Click initialization.
adc7_cfg_setup( &cfg );
ADC7_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
adc7_init( &adc7, &cfg );
adc7_default_cfg( &adc7 );
}
void application_task ( void )
{
adc7_start_conv_cycle( &adc7 );
adc7_read_results( &adc7, &voltage_data );
log_printf( &logger, "Voltage: %.2f mV\r\n", voltage_data );
Delay_ms( 1000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
