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  TMS320F2812 DSP编程之AD采样精度的校准算法           ★★★ 【字体:
TMS320F2812 DSP编程之AD采样精度的校准算法
作者:china_ba…    文章来源:china_bai    点击数:    更新时间:2015-4-13    

F2812内部集成了ADC转换模块。该模块是一个12位、具有流水线结构的模数转换器,内置双采样保持器(S/H),可多路选择16通道输入,快速转换时间运行在25 MHz、ADC时钟或12.5 Msps,16个转换结果寄存器可工作于连续自动排序模式或启动/停止模式。在实际使用中,ADC的转换结果误差较大,如果直接将此转换结果用于控制回路,必然会降低控制精度。(最大转换误差可以达到9%左右)

F2812的ADC转换精度较差的主要原因是存在增益误差和失调误差,要提高转换精度就必须对两种误差进行补偿。

对于ADC模块采取了如下方法对其进行校正:

选用ADC的任意两个通道(如A3,A4)作为参考输入通道,并分别提供给它们已知的直流参考电压作为输入(RefHigh和RefLow),通过读取相应的结果寄存器获取转换值,利用两组输入输出值求得ADC模块的校正增益和校正失调,然后利用这两个值对其他通道的转换数据进行补偿,从而提高了ADC模块转换的准确度。

实现校准的硬件电路在本文中不作描述,在有关资料中可以查到。下面是该算法的C语言实现:

//首先计算两个通道的参考电压转换后的理想结果

 //     A4 = RefHigh = 2.5V  ( 2.5*4095/3.0 = 3413 ideal count)
//     A3 = RefLow  = 0.5V  ( 0.5*4095/3.0 = 683 ideal count)


#define     REF_HIGH_IDEAL_COUNT   3413

#define     REF_LOW_IDEAL_COUNT    683

#define  SAMPLES       63

//定义所需的各个变量
Uint16  Avg_RefHighActualCount; 
Uint16  Avg_RefLowActualCount; /  
Uint16  CalGain;                                                 // Calibration Gain    
Uint16  CalOffset;                                              // Calibration Offset
Uint16  SampleCount;
Uint16 RefHighActualCount;
Uint16 RefLowActualCount;

//对各个变量进行初始化
void InitCalib()
{
    Avg_RefLowActualCount = 0;
    Avg_RefLowActualCount  = 0;
    Avg_RefHighActualCount = 0;
    RefHighActualCount = 0;
    RefLowActualCount = 0;
   
    CalGain   = 0;
    CalOffset = 0;
   
    SampleCount = 0;
}

//获得校准增益和校准失调
// Algorithm: Calibration formula used is:
//
//  ch(n) = ADCRESULTn*CalGain - CalOffset   
// n = 0 to 15 channels
//  CalGain =   (RefHighIdealCount - RefLowIdealCount)
//                       -----------------------------------------
//                      (Avg_RefHighActualCount  - Avg_RefLowActualCount)
//
//  CalOffset = Avg_RefLowActualCount*CalGain - RefLowIdealCount
//
//  A running weighted average is calculated for the reference inputs:
//
//  Avg_RefHighActualCount = (Avg_RefHighActualCount*SAMPLES
//                            + RefHighActualCount) / (SAMPLES+1)
//
//  Avg_RefLowActualCount  = (Avg_RefLowActualCount*SAMPLES
//                                         + RefLowActualCount) / (SAMPLES+1)
//    
void GetCalibParam()
{
 RefHighActualCount = AdcRegs.ADCRESULT4 >>4;
 RefLowActualCount = AdcRegs.ADCRESULT3 >>4;
 
 if(SampleCount > SAMPLES)
  SampleCount = SAMPLES;
 
 Avg_RefHighActualCount = (Avg_RefHighActualCount * SampleCount
         + RefHighActualCount) / (SampleCount+1);
 
 Avg_RefLowActualCount  = (Avg_RefLowActualCount * SampleCount
                              + RefLowActualCount) / (SampleCount+1);
 
 CalGain = (REF_HIGH_IDEAL_COUNT - REF_LOW_IDEAL_COUNT)
                        / (Avg_RefHighActualCount  - Avg_RefLowActualCount);
 
 CalOffset = Avg_RefLowActualCount*CalGain - RefLowIdealCount;
 
 SampleCount++;

}

 //在ADC_ISR中,对其他各个通道的结果进行修正:

interrupt void  adc_isr(void)

{

GetCalibParam();

......

newResult n= AdcRegs.ADCRESULTn*CalGain - CalOffset;

......

 }

通过上面的代码,配合硬件电路改动,可以大幅实现提高ADC采样的精度,实现更灵敏、更精确的控制。

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