基于ADC技術(shù)的MCU系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方案

　　孔徑抖動和延遲

　　轉(zhuǎn)換啟動請求信號可以看作是采樣時鐘，因此它決定ADC采樣和保持電路實際捕獲輸入信號的時間點。當(dāng)配置ADC轉(zhuǎn)換請求時基時，需要考慮與采樣和保持電路相關(guān)的規(guī)格，即孔徑抖動和孔徑延遲。這兩個規(guī)格影響輸入信號采樣的精確度，因為輸入信號相對于孔徑時間延遲在不斷快速變化，如圖2所示。

圖2:孔徑抖動和延遲。

　　孔徑抖動在生成轉(zhuǎn)換啟動信號的時鐘系統(tǒng)和其他電路中將導(dǎo)致誤差（即時鐘抖動），同時孔徑延遲導(dǎo)致轉(zhuǎn)換啟動信號和采樣開關(guān)之間電路延遲?？讖蕉秳釉跀?shù)據(jù)采集系統(tǒng)中會引入噪聲和失真?？讖窖舆t可以由MCU設(shè)計人員內(nèi)部管理，使其最小化，以避免由于長延遲而增加更多抖動的風(fēng)險?？讖窖舆t在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中引起延遲誤差。太長的孔徑延遲類似于水池在“水池滿”信號發(fā)出之前就開始溢出。

　　由于上述原因，需要精確的時基用于產(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換啟動請求時序。MCU提供一系列板上時鐘或外部時鐘源作為系統(tǒng)時鐘選擇。系統(tǒng)設(shè)計人員必須仔細選擇具有足夠精度的時鐘源，以滿足其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求。對于高速輸入源，需要非常精確的晶體振蕩器。另一方面，直流（DC）或慢速輸入可以更好地容忍時鐘系統(tǒng)錯誤，但仍然需要在轉(zhuǎn)換之間保留足夠的穩(wěn)定時間。

　　突發(fā)模式特性

　　Silicon Labs MCU系列產(chǎn)品中兩個特別有用的特性是突發(fā)模式和標(biāo)記跟蹤模式。突發(fā)模式根據(jù)可編程的連續(xù)ADC轉(zhuǎn)換數(shù)量生成累積的或平均結(jié)果，所有觸發(fā)來自一個轉(zhuǎn)換請求。標(biāo)記跟蹤模式通過改變轉(zhuǎn)換啟動請求操作來分擔(dān)MCU系統(tǒng)所需的跟蹤時間管理。通常，轉(zhuǎn)換啟動標(biāo)記在跟蹤周期終點和轉(zhuǎn)換周期起點。但在標(biāo)記跟蹤模式中，轉(zhuǎn)換啟動請求卻在跟蹤周期起點觸發(fā)，然后持續(xù)一段時間，此時長為基于預(yù)配置的SARADC時鐘周期的可編程時長，最后才開始轉(zhuǎn)換。帶有標(biāo)記跟蹤的觸發(fā)模式可為低頻運行的MCU在單MCU時鐘循環(huán)中獲得累積的ADC結(jié)果，因此減少系統(tǒng)循環(huán)數(shù)和降低功耗，如圖3所示。

　　圖3:ADC突發(fā)模式，在單個系統(tǒng)時鐘循環(huán)下實現(xiàn)4個數(shù)據(jù)累加。

　　ADC數(shù)據(jù)窗口

　　Silicon Labs 8位和32位混合信號MCU具有ADC輸出數(shù)據(jù)窗口比較器。ADC輸出數(shù)據(jù)與可編程的高低限制進行比較，并可為ADC輸出數(shù)據(jù)在設(shè)定的門限值內(nèi)、外、高或低自動生成可編程中斷。使用數(shù)據(jù)窗口比較器，設(shè)計人員能夠配置ADC來自動檢查“水池滿”液面監(jiān)測器輸入，直到數(shù)據(jù)窗口比較器發(fā)出一個中斷信號給MCU程序為止。當(dāng)觸發(fā)中斷時，MCU可以中斷當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)并切換到嚴密控制水池系統(tǒng)的任務(wù)中。