PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Для работы модулю АЦП требуется тактовый сигнал для выполнения последовательности операций установки/проверки, проиллюстрированных на Рис. 14.10. Если частота этого сигнала будет слишком высока, то при переключении элементов схемы уравновешивания требуемые значения напряжений не будут успевать устанавливаться. В справочных данных на микроконтроллер нормируется минимальное значение периода тактового сигнала АЦП t_AD, равное 1.6 мкс (3 мкс при пониженном напряжении питания). Соответственно, максимальное значение частоты преобразования составляет примерно 600 кГц. Так, чтобы получить t_AD = 1.6 мкс (⁵/₈ МГц) при использовании 5-МГц резонатора, нам придется загрузить в биты ADCS[1:0] число 01, соответствующее коэффициенту деления 8. В Табл. 14.2 приведены подходящие установки для пяти наиболее часто используемых значений частот кварцевых резонаторов.

_{Примечания:}

_{1. Стандартные модели, в среднем 4 мкс.}

_{2. Модели с расширенным диапазоном температур и низковольтные исполнения, в среднем 6 мкс.}

Для обеспечения функционирования АЦП в системах с низкой тактовой частотой, в частности в тех, где системный генератор работает от часового кварца 32.768 кГц, в модуле предусмотрен отдельный RС-генератор. Поскольку этот генератор полностью независим от системного тактового сигнала, то при его использовании преобразование может выполняться при нахождении микроконтроллера в «спящем» режиме. В таком случае для «пробуждения» микроконтроллера можно использовать прерывание по завершении преобразования. Выполнение преобразования при выключенном системном тактовом сигнале увеличивает точность, поскольку при этом минимизируются наводки со стороны цифровых узлов микроконтроллера. Если при системной тактовой частоте более 1 МГц АЦП работает от встроенного RС-генератора, Microchip рекомендует выполнять преобразование в «спящем» режиме, поскольку отсутствие синхронизации между двумя тактовыми сигналами увеличивает помехи, наводимые на аналоговые узлы микроконтроллера.

В отличие от других моделей в микроконтроллере PIC12F675 имеется три бита выбора тактового сигнала АЦП, что обеспечивает дополнительный коэффициент деления на 64. Эта опция полезна при работе с 20-МГц резонатором — ее использование позволяет получить минимально возможное значение периода t_AD (3 мкс) при наибольшем допустимом напряжении питания для данного устройства.

CHS[2:0] (выбор канала)

Микроконтроллеры с модулями АЦП имеют возможность оцифровывать напряжение с нескольких аналоговых входов. Количество этих входов (каналов) может варьироваться от 4 (используются линии порта GP) в крошечном 8-выводном PIC12F675 до 8 (используются линии портов А и Е) в 40-выводных микроконтроллерах PIC16F874/7.

При сбросе по включению питания все разделяемые выводы портов по умолчанию конфигурируются как аналоговые входы (см. стр. 496). Как можно увидеть из Рис. 14.12, у контакта ввода/вывода, работающего в качестве аналогового входа, просто отключается входной цифровой буфер — сравните с Рис. 11.3 на стр. 333. Остальные элементы схемы при этом работают, как обычно. Из всего этого можно сделать следующие выводы:

• При чтении бита порта, сконфигурированного как аналоговый вход, из-за отключенного входного цифрового буфера всегда будет возвращаться лог. 0.

• Буфер TRIS работает, как обычно, поэтому соответствующий бит регистра TRIS должен быть установлен в 1. Таким образом, вывод порта, сконфигурированный как аналоговый, должен работать как вход для предотвращения конфликта между аналоговым сигналом V_in и цифровым выходным сигналом триггера данных.

• АЦП может считывать аналоговое напряжение с вывода микроконтроллера, даже если он не был сконфигурирован как аналоговый. Однако в этом случае находящийся в активном состоянии цифровой буфер может потреблять излишний ток, который превысит приведенный в спецификации.

Рис. 14.12. Конфигурирование аналоговых входов портов А и Е

PCFG[3:0] (конфигурация аналогового порта)

Если в данном конкретном приложении требуется меньше аналоговых каналов, чем имеется в модуле, то некоторые неиспользуемые каналы могут быть задействованы, как обычно, т. е. в качестве цифровых линий ввода/вывода. Для задания конфигурации аналогового порта предназначены биты PCFG[3:0] (ADCC)N1[3:0]). Возможные комбинации, число и положение этих битов зависит от модели микроконтроллера. Для микроконтроллеров линейки PIC16F87X возможные значения битов и соответствующие им конфигурации выводов приведены на Рис. 14.11. К примеру, если в вашем проекте требуется только один аналоговый канал, то, загрузив в указанные биты значение Ь’1110’, вы получите один аналоговый вход RA0/AIN0, а остальные выводы (RA5, RA[3:1] и RE[2:0]) сможете использовать для других целей.