22.1精密ADC簡介

高精度ADC模塊是原生14位SAR模數轉換，最高支持16位通過軟件過采樣精確度。 該模塊實現了14位SAR內核，樣本選擇控制，以及多達32個獨立的轉換和控制緩沖區。 轉換和控制緩沖區允許最多32個獨立的模數轉換器（ADC）樣本進行轉換和存儲任何CPU干預。精密ADC功能包括：

?1-Msps最大轉換速率，最大分辨率為14位

?單調14位轉換器，無失碼

?采樣和保持，可編程采樣周期由軟件或定時器控制

?由軟件或計時器啟動轉換

?軟件可選的片內基準電壓產生（1.2 V，1.45 V或2.5 V），可選擇外部可用

?軟件可選的內部或外部參考

?最多32個可單獨配置的外部輸入通道，單端或差分輸入選擇可得到

?為內部溫度傳感器和1/2 AV CC和四個更多的內部的內部轉換通道某些器件上可用的通道（有關可用性和功能，請參見器件數據手冊）

?獨立的通道可選參考源，用于正參考

?可選轉換時鐘源

?單通道，重復單通道，序列（自動掃描）和重復序列（重復自動掃描）轉換模式

?中斷向量寄存器，用于快速解碼38個ADC中斷

?32個轉換結果存儲寄存器

?窗口比較器，用于低功率監視轉換結果寄存器的輸入信號

圖22-1 給出了精密ADC的框圖。 參考代位于參考模塊（REF）。

注:MODCLK和SYSCLK分別來自MODOSC和SYSOSC。看到時鐘系統(CS)章節獲取更多信息。

有關可用的觸發器源，請參見特定于設備的數據表。

有關內部通道0到3的可用性和功能，請參見特定于設備的數據表。

有關精確ADC外部輸入的總數，請參見特定于設備的數據表頻道。

REFOUT位出現在REF模塊寄存器中。當ADC14VRSEL(0) = 1, REFOUT = 0時，內部引用緩沖區BUF_INT為啟用和使用。

當ADC14VRSEL(0) = 1, REFOUT = 1時，外部引用緩沖區BUF_EXT為啟用和使用。

當使用一個內部參考(ADC14VRSEL = 0001或1111),SHI_EN = 0→1時緩沖區被解析(ADC14RDYIFG = 1)。

當不使用內部引用時(ADC14VRSEL != 0001或1111)，SHI_EN

22.2 ADC精確操作

精密ADC模塊采用用戶軟件配置。精度的設定和操作ADC將在下面的章節中進行描述。

22.2.1 14-Bit ADC Core

ADC核心將模擬輸入轉換為其14位數字表示。核心使用兩個可編程電壓級別(VR+和VR -)來定義轉換的上限和下限。當輸入信號等于或大于VR+時，數字輸出(NADC)為全尺度(3FFFh)，當輸入信號等于或小于VR -時為零。輸入通道和參考電壓電平

(VR+和VR -)定義在轉換控制存儲器中。

式7為單端模式ADC結果NADC的轉換公式。

式8為微分模式下ADC結果NADC的轉換公式。

式9描述單端模式ADC輸出飽和時的輸入電壓。

方程10描述了ADC輸出在差分模式下飽和時的輸入電壓。請注意，Vin+和Vin-都必須在選定的參考電壓范圍R+到VR-為有效的轉換結果。 

高精度ADC核心由兩個控制寄存器ADC14CTL0和ADC14CTL1配置。當ADC14ON = 0時，內核復位。當ADC14ON = 1時，復位被刪除，當一個有效的轉換被觸發時，內核準備好啟動。精密ADC在不使用時可以關閉，以節省電能。如果在轉換過程中ADC14ON位被設置為0，轉換將突然退出，所有內容都將關閉。幾乎沒有例外，精度ADC控制位只能修改時ADC14ENC = 0。在進行任何轉換之前，必須將ADC14ENC設置為1。

轉換結果總是以二進制無符號格式存儲。對于差分輸入，這意味著結果的偏移量為8192，從而使數字為正數。數據格式為ADC14DF在ADC14CTL1允許用戶將轉換結果讀取為二進制無符號或有符號二進制(2s補碼)

22.2.1.1轉換時鐘選擇

ADC14CLK作為轉換時鐘。在選擇脈沖放大模式時產生采樣周期。使用ADC14SSELx位選擇高精度ADC源時鐘。輸入時鐘可以使用ADC14PDIV位除以1、4、32或64，然后使用ADC14DIV位除以1到8。ADC14CLK可能的來源是MODCLK、SYSCLK、ACLK、MCLK、SMCLK和HSMCLK。應用程序必須確保為ADC14CLK選擇的時鐘一直處于活動狀態，直到aconversion結束。如果在轉換過程中時鐘被刪除，則該操作不完成，且任何結果為無效的。

22.2.2精密ADC輸入和復用器

可提供多達32個外部和多達6個內部模擬信號，轉換通道為由模擬輸入多路復用器選擇。可用通道的數量是特定于設備的，并且是給定的特定于設備的數據表。輸入多路復用器是一種先斷路后斷路的復用器，用于減少輸入對輸入通道切換產生的噪聲注入(見圖22-2)。輸入多路復用器也是一個t開關最小化通道之間的耦合。未選擇的通道與A/D和隔離中間節點連接模擬地(AVSS)，使雜散電容接地至消除串擾。精密ADC采用電荷重分布法。當輸入在內部切換時開關動作可能引起輸入信號的瞬變。這些瞬態物質先衰變，然后穩定下來導致錯誤的轉換。

22.2.2.1模擬端口選擇

精密ADC輸入與數字端口引腳復用。當模擬信號應用于數字門時，寄生電流可以從VCC流向GND。如果輸入電壓接近柵極的過渡電平，就會產生寄生電流。禁用端口引腳的數字部分可以消除寄生電流流并減少總電流消耗。PySELx位提供了禁用端口pin輸入和輸出緩沖區的能力。

22.2.3電壓參考

精密ADC模塊可以使用芯片上的共享參考模塊，該參考模塊提供1.2 V、1.45 V和2.5 V三個可選電壓級別(配置細節請參閱REF模塊一章)VR +和VR -。這些參考電壓可用于內部和外部的引腳VREF+。或者，可以通過引腳VREF+/VeREF+和VeREF-分別為VR+和VR -提供外部參考。TI建議在使用ADC14VRSEL設置時將VeREF-連接到機載地面1110或1111 b。

注:當內部引用與BUF_EXT (ADC14VRSEL = 0001b, REFOUT = 1)一起使用時，精度ADC的最大采樣率為200ksp，在其他引用設置中，精度ADC的采樣率最高可達1msp

22.2.4自動功率降低

高精度ADC是為低功耗應用而設計的。當精度ADC不主動轉換時，內核將自動禁用，并在需要時自動重新啟用。當需要時，MODOSC或SYSOSC也自動啟用，以提供MODCLK或SYSCLK以精確ADC，當不需要時，為精確ADC或設備的其他部分禁用MODCLK或SYSCLK。

22.2.5功耗模式

高精度ADC支持兩個功率模式選擇通過ADC14PWRMD位在ADC14CTL1配置。ADC14PWRMD = 00b選擇普通功率模式，ADC14PWRMD = 10b選擇低功率模式。Precision ADC支持通過ADC14CTL1寄存器中的ADC14RES位選擇8位、10位、12位和14位分辨率設置。

22.2.6樣本與轉換時間

采樣與轉換定時隨著采樣輸入信號SHI的上升邊緣開始模數測量。SHI的源是用SHSx位選擇的，包括以下7個源:ADC14SC位，最多可包括計時器輸出的其他7個源(有關可用源，請參閱特定于設備的數據表)。施樣本輸入信號時斷言,ADC時鐘精度要求后,tclk(最多3周期當“生成基于相同的時鐘源的精度ADC或5周期不同的時鐘源時,用于生成史信號),請求時鐘。模擬-數字轉換分別需要9、11、14和16個ADC14CLK周期，用于8位、10位、12位和14位分辨率模式。SHI信號源的極性可以用ADC14ISSH位進行反轉。SAMPCON信號控制采樣周期和轉換的開始。當SAMPCON較高時，采樣是活躍的。高到低的SAMPCON轉換開始了模數轉換。轉換完成后，轉換后的數據在1個周期(tdmove)內存儲到ADC14MEMx寄存器。通過控制位ADC14SHP、擴展采樣模式和脈沖模式定義了兩種不同的采樣定時方法。有關SHI源的可用計時器，請參見特定于設備的數據表。

22.2.6.1擴展樣本模式當ADC14SHP = 0時選擇擴展樣本模式。SHI信號直接控制SAMPCON并定義樣本周期tsample的長度。如果使用ADC內部緩沖區，應用程序應該斷言樣本觸發器，等待ADC14RDYIFG標志被設置(指示ADC本地緩沖引用的精度已經確定)，然后在斷言之前保持斷言樣本觸發器一段時間。或者，如果使用內部ADC緩沖區，用戶可以斷言所需的樣本時間的樣本觸發器，以及引用和緩沖區要解決的最大時間(具體到設備的數據表中提供了引用和緩沖區解決時間)。最大采樣時間不得超過420秒。當ADC14VRSEL= 0001或1111時，使用ADC內部緩沖區。高到低的SAMPCON轉換在與ADC14CLK相位校準后開始轉換(見圖22-3和表22-1)

22.2.6.2脈沖采樣模式當ADC14SHP = 1時選擇脈沖采樣模式。SHI信號用于觸發采樣定時器。ADC14CTL0中的ADC14SHT0x和ADC14SHT1x位控制定義SAMPCON采樣周期tsample的采樣定時器的間隔。如果使用內部引用，則采樣定時器在引用和內部緩沖區被解決時斷言SAMPCON信號。在斷言SAMPCON信號之前，需要tsync與ADC14CLK進行同步。脈沖采樣模式下的總樣本和轉換周期見圖22-4和表22-1。有一種自動掃描測量模式(見22.2.8節)，可以自動重復測量。在這種模式下，tclk和tsync只適用于第一次測量。在后續的測量中，這些周期是不適用的。ADC14SHTx位選擇的采樣時間是ADC14CLK的4倍。采樣定時器的可編程范圍為4 ~ 192 ADC14CLK周期。ADC14SHT0x選擇ADC14MCTL8到ADC14MCTL23的采樣時間，ADC14SHT1x選擇ADC14MCTL0到ADC14MCTL7的采樣時間，ADC14MCTL24到ADC14MCTL31的采樣時間

表22-1總結了脈沖采樣模式和擴展采樣方式的采樣和轉換時間

(1)不包括參考結算時間

(2)基于精密ADC的同一時鐘源產生SHI時最多3個周期，或使用不同時鐘源產生SHI信號時最多5個周期

(3)連續轉換

22.2.6.3樣品定時注意事項

當SAMPCON = 0時，所有Ax輸入均為高阻抗。當SAMPCON = 1時，選取的Ax輸入在采樣時間tsample中可以建模為RC低通濾波器(圖22-5)。一個內部的互連輸入電阻RI(見設備專用數據表)與電容器CI串聯(參見特定于設備的數據表)由源查看。電容CI電壓VC必須被充電到源電壓VS的二分之一LSB內進行精確的n位轉換，其中n是所需的分辨率。

源RS和RI的電阻對tsample產生影響。利用公式11計算最小抽樣

時間tsample進行n位轉換，其中n等于分辨率的位。

tsample≥(n + 1)×ln (2)×[(RS +國際扶輪

CI + RS)××(Cpext + Cpint)], RS < 100 kΩ(11)

有關RI，請參見特定于設備的數據表

,CI

， c品脫值。c品脫值在數據表中指定為

部分數字輸入電氣規范。

考慮下面的例子，14位模數轉換的最小樣本時間計算

轉換。

國際扶輪= 1 kΩCI = 15 pF, Cpint = 5 pF, n = 14所示

RS = 10 kΩCpext = 10 pF

用這些值方程11,最低3.28μs示例所需的時間。精密ADC支持全微分輸入模式。如圖22-6所示，當差分模式為時選擇(ADC14DIF = 1)，兩個輸入處的輸入共模電壓(VCM)由共模檢測器(CMD)。CMD具有獨特的共模電壓檢測電路允許VCM被設置為從0 V到VREF的任意值，而不會降低設備性能。檢測到的共模電壓從每個輸入信號被拒絕。共模電壓包含共模噪聲，它在差分模式下被各輸入信號拒絕，使精度ADC為真ADC14DIF = 1時的差分輸入模數轉換器。

22.2.7轉換內存

有32個ADC14MEMx轉換內存寄存器來存儲轉換結果。每個ADC14MEMx配置有關聯的ADC14MCTLx控制寄存器。ADC14VRSEL位元定義電壓參考和ADC14INCHx和ADC14DIF位選擇輸入通道。ADC14EOS位定義使用順序轉換模式時序列的結束。一個序列從當ADC14MCTL31中的ADC14EOS位未設置時，將ADC14MEM31設置為ADC14MEM0。CSTARTADDx位定義用于任何轉換的第一個ADC14MCTLx。如果轉換模式是單通道或重復單通道，CSTARTADDx指向要使用的單個ADC14MCTLx。如果選擇的轉換模式為通道序列或通道重復序列，CSTARTADDx指向序列中使用的第一個ADC14MCTLx位置。一個指針，不可見軟件，每次轉換時自動遞增到下一個ADC14MCTLx序列完成。該序列一直持續到處理ADC14MCTLx中的ADC14EOS位;這是最后一個控制字節處理.

當轉換結果寫入選定的ADC14MEMx時

設置ADC14IFGRx寄存器。

表22-2總結了可能的轉換結果

22.2.8精密ADC轉換方式

表22-3列出CONSEQx鉆頭選擇的四種ADC精確工作模式。所有狀態圖都采用14位分辨率設置

22.2.8.1單通道單轉換

ModeA單通道采樣轉換一次。ADC結果被寫入由CSTARTADDx位定義的ADC14MEMx。圖22-7為14位模式adc14res = 03h時單通道單轉換模式的流程。當ADC14SC觸發轉換時，可以由ADC14SC位觸發連續的轉換。當使用任何其他觸發器源時，必須在每次轉換之間切換ADC14ENC。低脈沖持續時間必須至少三個ADC14CLK周期

22.2.8.2通道順序模式(自動掃描模式)

在通道序列模式(也稱為自動掃描模式)中，對通道序列進行一次采樣和轉換。ADC結果從CSTARTADDx位定義的ADCMEMx開始寫入轉換存儲器。在用一個集合測量通道后，序列停止ADC14EOS。圖22-8顯示了14位模式ADC14RES = 03h時的通道序列模式。當ADC14SC啟動一個序列時，ADC14SC位還可以啟動其他序列。當使用任何其他觸發器源啟動seq時

22.2.8.3 單通道多次轉換模式

對單個通道進行采樣并連續轉換。ADC結果被寫入由CSTARTADDx位定義的ADC14MEMx。在完成轉換之后讀取結果是必要的，因為只使用了一個ADC14MEMx內存，并被下一次轉換覆蓋。圖22-9顯示了14位模式ADC14RES = 03h時的重復單通道模式。低脈沖持續時間必須至少三個ADC14CLK周期 。

22.2.8.4通道重復序列模式(重復自動掃描模式)

在此模式下，對通道序列進行采樣，并進行重復轉換。這種模式也稱為重復自動掃描模式。ADC結果從CSTARTADDx位定義的ADC14MEMx開始寫入轉換存儲器。序列在用一組ADC14EOS位測量通道后結束，下一個觸發信號重新啟動序列。圖22-10顯示了14位模式ADC14RES = 03h時的通道重復序列模式。低脈沖持續時間必須至少三個ADC14CLK周期。

22.2.8.5使用多樣本和轉換(ADC14MSC)位來配置轉換器，使其能夠自動且盡可能快地執行連續的轉換，可以使用多樣本和轉換函數。當ADC14MSC = 1, CONSEQx > 0，使用采樣定時器時，SHI信號的第一個上升邊觸發第一次轉換。一旦完成之前的轉換，就會自動觸發后續的轉換。當序列在單序列模式下完成時，或者在重復單通道或重復序列模式下切換ADC14ENC位時，SHI上的額外上升邊將被忽略。當使用ADC14MSC位時，ADC14ENC位的功能不變 

22.2.8.6停止轉換

停止精度ADC活動取決于操作方式。建議停止活動轉換或轉換序列的方法有:在單通道單轉換模式下設置ADC14ENC = 0，立即停止轉換。結果是不可靠的。為了得到可靠的結果，在清除ADC14ENC之前輪詢忙碌位，直到它被重置。設置ADC14ENC = 0在重復單通道操作時，在電流轉換結束時停止轉換器。在序列或重復序列模式中設置ADC14ENC = 0，以在當前轉換結束時停止轉換器。若要在任何模式下立即停止轉換，請設置CONSEQx = 0和ADC14ENC = 0。在這種情況下，轉換數據是不可靠的

注:序列不設置ADC14EOS位

如果沒有設置ADC14EOS位，并且選擇了序列模式，則重置ADC14ENC位不會停止序列。要停止序列，首先選擇單通道模式，然后重置ADC14ENC。

22.2.9窗口比較器

窗口比較器允許在沒有任何CPU交互的情況下監視模擬信號。它是為需要ADC14MEMx轉換與ADC14WINC位在ADC14MCTLx寄存器。窗口比較器中斷:

?ADC14LO中斷標志(ADC14LOIFG)是在當前精度ADC轉換結果的情況下設置的小于寄存器ADC14LO中定義的低閾值。

?ADC14HI中斷標志(ADC14HIIFG)是在當前精度ADC轉換結果的情況下設置的大于寄存器ADC14HI中定義的高閾值。

?ADC14IN中斷標志(ADC14INIFG)是在當前ADC轉換的結果下設置的是否大于或等于寄存器ADC14LO中定義的低閾值，是否小于或等于在寄存器ADC14HI中定義的高閾值。

這些中斷是獨立于轉換模式生成的。窗口的更新，比較器中斷標志發生在ADC14IFGx之后。有兩組窗口比較器閾值寄存器ADC14LO0, ADC14HI0和ADC14LO1，ADC14HI1。轉換內存控制寄存器(ADC14MCTLx)中的ADC14WINCTH位選擇之間的兩組窗口比較器閾值寄存器。當ADC14WINCTH設置為0時，選擇ADC14LO0和ADC14HI0閾值寄存器，當ADC14WINCTH設置為1時，選擇ADC14LO1和ADC14HI1閾值寄存器進行內存轉換x。在ADC14LOx和ADC14HIx寄存器中，必須在正確的數據中設置較低和較高的閾值格式。如果ADC14DF = 0選擇二進制無符號數據格式，則寄存器ADC14LOx和ADC14HIx必須寫成二進制無符號值。如果有符號的二進制(2s由ADC14DF = 1選擇數據格式，然后寄存器ADC14LOx中的閾值ADC14HIx必須寫成帶符號的二進制(2s補碼)改變ADC14DF位或ADC14RES位重置閾值寄存器

中斷標志由用戶軟件重置。每當ADC14MEMx寄存器中出現新的轉換結果時，Precision ADC都會設置中斷標志(如果適用的話)。中斷標志不能被硬件清除。用戶軟件根據應用程序的要求重置窗口比較器中斷標志。

22.2.10使用集成溫度傳感器

采用集成溫度傳感器使用片上溫度傳感器，通過在ADC14CTL1寄存器中將ADC14TCMAP位設置為1，使溫度傳感器輸入通道成為可能。選擇模擬輸入通道ADC14INCHx = MAX 1，其中MAX為溫度傳感器零啟動計數時設備外部ADC輸入通道的最大數量。如果選擇了外部通道，則進行任何其他配置，包括引用選擇和轉換內存選擇。溫度傳感器在REF模塊中。圖22-11為典型的溫度傳感器傳遞函數。這里顯示的傳遞函數只是一個例子。需要進行校準，以確定特定設備的相應電壓。使用溫度傳感器時，樣品周期必須大于5 s。溫度傳感器的偏置誤差可能很大，大多數應用都需要校準。溫度校準值可在TLV描述符中使用(有關位置，請參閱特定于設備的數據表)。REF模塊中使用溫度傳感器時，REFON位必須設置為1。轉換溫度傳感器的參考選擇與任何其他ADC通道相同。

22.2.11精密ADC接地和噪聲考慮與任何高分辨率ADC一樣，應遵循適當的印刷電路板布局和接地技術，以消除接地回路、不必要的寄生效應和噪聲。當從ADC返回的電流流過與其他模擬或數字電路相同的路徑時，就會形成接地回路。如果不小心，這個電流可以產生小的不需要的偏置電壓，可以增加或減去參考電壓或輸入電壓的ADC。圖22-12顯示了防止接地回路的連接。除接地外，由數字開關或開關電源引起的電源線路上的紋波和噪聲尖峰也會破壞轉換結果。為了達到高精度，建議采用單點連接的獨立模擬和數字接地板的無噪聲設計。

22.2.12精密ADC校準

該器件TLV結構包含的標定值可用于提高ADC精度的測量精度。有關更多詳情，請參閱系統控制器(SYSCTL)一章第4.9節。 

 22.2.1精密ADC中斷

精密ADC有一下終端源

?ADC14IFG0到ADC14IFG31

當ADC14IFGx位對應的ADC14MEMx內存寄存器加載轉換結果時設置ADC14IFGx位。如果設置了相應的ADC14IEx位并正確配置了ARM Cortex-M4和NVIC中的中斷寄存器，就會生成一個中斷請求。如果在啟用相應的中斷時已經設置了中斷標志，則生成中斷請求。寫入ADC14MEMx結果寄存器的轉換結果還設置ADC14LOIFG、ADC14INIFG或ADC14HIIFG標志，如適用

?ADC14IFG0到ADC14IFG31

當ADC14IFGx位對應的ADC14MEMx內存寄存器加載轉換結果時設置ADC14IFGx位。如果設置了相應的ADC14IEx位并正確配置了ARM Cortex-M4和NVIC中的中斷寄存器，就會生成一個中斷請求。如果在啟用相應的中斷時已經設置了中斷標志，則生成中斷請求。寫入ADC14MEMx結果寄存器的轉換結果還設置ADC14LOIFG、ADC14INIFG或

ADC14HIIFG標志，如適用

?ADC14TOV:精密ADC轉換時間溢出ADC14TOV條件是在當前轉換完成之前請求另一個采樣和轉換時生成的。DMA是在單通道轉換模式下的轉換或在序列通道轉換模式下的一系列通道轉換完成后觸發的。

?ADC14LOIFG、ADC14INIFG和ADC14HIIFG用于ADC14MEMx

?ADC14RDYIFG:精確ADC本地緩沖參考準備好了ADC14RDYIFG在精度ADC本地緩沖引用準備好時設置。它可以在擴展樣本模組中使用。

22.2.13.1 ADC14IV，中斷矢量發生器

所有精確的ADC中斷源被優先排序并組合成一個中斷向量。中斷向量寄存器ADC14IV用于確定哪個啟用了精確ADC中斷源來請求中斷。最高優先級啟用的精確ADC中斷在ADC14IV寄存器中生成一個數字(seeregister描述)。這個數字可以計算或添加到程序計數器(PC)自動輸入適當的軟件例程。禁用精度ADC中斷不會影響ADC14IVvalue。ADC14IV寄存器的讀訪問將自動重置除ADC14IFGx標志之外的最高掛起中斷條件和標志。ADC14IFGx位可通過訪問其關聯的adc14memx寄存器自動復位，也可通過軟件復位。對ADC14IV寄存器的寫訪問清除所有掛起的中斷條件和標志。如果在服務中斷之后另一個中斷處于掛起狀態，則生成另一個中斷。例如，當中斷服務例程訪問theADC14IV寄存器時，如果ADC14OV和ADC14IFG3中斷處于掛起狀態，則自動重置ADC14OV中斷條件。ADC14OV 中斷服務完成后，ADC14IFG3生成另一個中斷。

注意:這是一個32位模塊，可以通過word(32位)或half-word(16位)或byte(8位)訪問。 

有關以下部分中使用的寄存器位訪問和重置約定的詳細信息，請參閱前言。

22.3.1 ADC14CTL0寄存器(偏移量= 00h)[復位= 00000000h]

ADC14控制0寄存器