本帖最后由 michaelchain 于 2022-1-10 01:10 编辑
STC8G和STC8H的ADC部分在寄存器设置上基本上一致, 但是不同型号对应的通道编号, 通道数量和精度有区别
通道数量和精度
对应STC8G/STC8H的各个系列的通道数量和精度如下. [td]产品线 | ADC 分辨率 | ADC 通道数 | STC8H1K08 系列 | 10 位 | 9 通道 | STC8H1K28 系列 | 10 位 | 12 通道 | STC8H3K64S4 系列 | 12 位 | 12 通道 | STC8H3K64S2 系列 | 12 位 | 12 通道 | STC8H8K64U 系列 | 12 位 | 15 通道 | STC8H2K64T 系列 | 12 位 | 15 通道 | STC8H4K64TLR 系列 | 12 位 | 15 通道 | STC8H4K64TLCD 系列 | 12 位 | 15 通道 | STC8H4K64LCD 系列 | 12 位 | 15 通道 |
通道的选择使用寄存器ADC_CONTR的低4位, 对应STC8G/STC8H的各个系列, 这个寄存器的数值对应的通道如下 [td] | STC8H1K28 | STC8H1K08 | STC8H3K64S4
STC8H3K64S2 | STC8H8K64U
STC8H2K64T
STC8H4K64TLR | STC8H4K64TLCD
STC8H4K64LCD | STC8G1K08A | STC8G1K08
STC8G1K08T | STC8G2K64S4
STC8G2K64S2 | 0000 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P3.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | 0001 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P3.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | 0010 | P1.2/ADC2 | N/A | P1.2/ADC2 | P5.4/ADC2 | P5.4/ADC2 | P3.2/ADC2 | P1.2/ADC2 | P1.2/ADC2 | 0011 | P1.3/ADC3 | N/A | N/A | P1.3/ADC3 | P1.3/ADC3 | P3.3/ADC3 | P1.3/ADC3 | P1.3/ADC3 | 0100 | P1.4/ADC4 | N/A | N/A | P1.4/ADC4 | P1.4/ADC4 | P5.4/ADC4 | P1.4/ADC4 | P1.4/ADC4 | 0101 | P1.5/ADC5 | N/A | N/A | P1.5/ADC5 | P1.5/ADC5 | P5.5/ADC5 | P1.5/ADC5 | P1.5/ADC5 | 0110 | P1.6/ADC6 | N/A | P1.6/ADC6 | P1.6/ADC6 | P6.2/ADC6 | N/A | P1.6/ADC6 | P1.6/ADC6 | 0111 | P1.7/ADC7 | N/A | P1.7/ADC7 | P1.7/ADC7 | P6.3/ADC7 | N/A | P1.7/ADC7 | P1.7/ADC7 | 1000 | P0.0/ADC8 | P3.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | N/A | P3.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | 1001 | P0.1/ADC9 | P3.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | N/A | P3.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | 1010 | P0.2/ADC10 | P3.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | N/A | P3.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | 1011 | P0.3/ADC11 | P3.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | N/A | P3.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | 1100 | N/A | P3.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | N/A | P3.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | 1101 | N/A | P3.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | N/A | P3.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | 1110 | N/A | P3.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | N/A | P3.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | 1111 | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref |
转换结果的对齐格式
ADC采样的精度实际上是不能设置的, 采样都是用的当前型号的最大精度, 结果存储在[ADC_RES, ADC_RESL]这两个寄存器. 为方便不同场合使用不同精度的结果, 可以将结果设置为左对齐或右对齐. - 当设置为左对齐时, 可以只取ADC_RES的值(8位), 忽略最后两位.
- 当设置位右对齐时, 根据实际的精度, 可以取ADC_RES的低4位(12位精度)或低2位(10位精度), 加上ADC_RESL得到最终结果.
转换的时间消耗
一个完整的 ADC 转换时间为 = Tsetup + Tduty + Thold + Tconvert - Tsetup: 转换的通道切换时间, 可以设置为1个或2个ADC时钟周期
- Tduty: 转换的采样时间, 默认是最低的11个ADC时钟, 最高为32个ADC时钟周期
- Thold: 通道选择的保持时间, 可以选择1, 2, 3, 4个ADC时钟周期
- Tconvert: 转换时间是固定的, 10bit精度是10个ADC时钟, 12bit精度是12个ADC时钟
以上的时间单位都是ADC时钟周期, 每个ADC时钟周期占用系统时钟(SYSCLK)的数量是可以设置的, 使用ADCCFG寄存器的低三位, 可以设置为最低2个系统时钟周期到最高32个系统时钟周期 对于转换的最高频率, DS上写了全局限制
- 10 位 ADC 的速度不能高于 500KHz
- 12 位 ADC 的速度不能高于 800KHz
- 转换的采样时间不能小于 10,建议设置为 15
硬件连线
STC8G/STC8H的ADC硬件连线有两种: 带AVcc,AGrnd和不带AVcc,AGrnd
带 AVcc,AGrnd
高端型号STC8H3K64S2系列, 例如会带这两个pin脚, 分别对应的是转换目标的电压参考值和对地参考值. 对于普通使用, 这两个可以直接接到VCC和GND, 连线为 - AGrnd -> GND
- AVcc -> VCC
- AVref -> VCC
- Vcc -> VCC
- Gnd -> GND
- ADC1 -> 采样点
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不带 AVcc,AGrnd
低端型号以及STC8G系列不带这两个pin, 只需要接AVref, 采样点与MCU共地连接, 连线为 - AVref -> VCC
- Vcc -> VCC
- Gnd -> GND
- ADC1 -> Test voltage
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演示用例说明
关于如何运行演示用例, 可以参考前面介绍的Keil C51和VSCode PlatformIO的配置说明
使用ADC1进行8位ADC转换, 主动查询(polling)方式
下面的例子, 使用主动查询的方式每隔0.1秒对P1.1口进行ADC转换, 精度8位, 将结果输出至串口 main.c代码 - #include "fw_hal.h"
- void main(void)
- {
- uint8_t res;
- // 调整系统频率, 如果使用STC-ISP设定频率, 需要将这行注释掉
- SYS_SetClock();
- // 用于结果输出
- UART1_Config8bitUart(UART1_BaudSource_Timer2, HAL_State_ON, 115200);
- // 将 ADC1(GPIO P1.1) 设为高阻输入
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_Input_HIP);
- // 使用通道: ADC1
- ADC_SetChannel(0x01);
- // 设置ADC时钟 = SYSCLK / 2 / (1+1) = SYSCLK / 4
- ADC_SetClockPrescaler(0x01);
- // 设置结果左对齐, 只需要取值 ADC_RES
- ADC_SetResultAlignmentLeft();
- // 开启ADC电源
- ADC_SetPowerState(HAL_State_ON);
- while(1)
- {
- // 开始转换
- ADC_Start();
- // 等待两个系统时钟
- NOP();
- NOP();
- // 检查转换结果标志位是否置位
- while (!ADC_SamplingFinished());
- // 清除结果标志位
- ADC_ClearInterrupt();
- // 读取结果
- res = ADC_RES;
- // 通过串口1输出
- UART1_TxString("Result: ");
- UART1_TxHex(res);
- UART1_TxString("\r\n");
- // 等待100ms后再次进行转换
- SYS_Delay(100);
- }
- }
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使用ADC1进行10位/12位ADC转换, 中断(interrupt)方式
下面的例子, 使用中断的方式对P1.1口进行ADC连续转换, 精度10位(或12位, MCU型号不同精度不同), 每隔0.1秒将结果输出至串口 - #include "fw_hal.h"
- // 16位变量用于记录转换结果
- uint16_t res;
- // 处理中断的方法, 使用宏定义保证Keil C51和SDCC的兼容性
- INTERRUPT(ADC_Routine, EXTI_VectADC)
- {
- // 先清除中断位
- ADC_ClearInterrupt();
- // 结果低8位
- res = ADC_RESL;
- // 结果高8位
- res |= (ADC_RES & 0x0F) << 8;
- // 再次启动, 使得ADC连续转换,
- ADC_Start();
- }
- void main(void)
- {
- // 设置系统频率
- SYS_SetClock();
- // 结果输出
- UART1_Config8bitUart(UART1_BaudSource_Timer2, HAL_State_ON, 115200);
- // 设置P11高阻输入模式
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_Input_HIP);
- // 使用通道: ADC1
- ADC_SetChannel(0x01);
- // ADC时钟 = SYSCLK / 2 / (1+15) = SYSCLK / 32
- ADC_SetClockPrescaler(0x0F);
- // 右对齐, 方便转换为双字节的结果
- ADC_SetResultAlignmentRight();
- // 开启全局中断和ADC中断
- EXTI_Global_SetIntState(HAL_State_ON);
- EXTI_ADC_SetIntState(HAL_State_ON);
- // 开启ADC电源
- ADC_SetPowerState(HAL_State_ON);
- // 开始ADC转换
- ADC_Start();
- while(1)
- {
- // 转换结果输出
- UART1_TxString("Result: ");
- UART1_TxHex(res >> 8);
- UART1_TxHex(res & 0xFF);
- UART1_TxString("\r\n");
- SYS_Delay(100);
- }
- }
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使用ADC1, ADC2双通道进行转换, 中断(interrupt)方式
下面介绍一个更实用的例子, 中断形式进行多通道ADC转换, 可以用于无线小车遥控, 双声道音频采样等 - #include "fw_hal.h"
- // 用于记录当前采样的通道编号
- uint8_t pos;
- // 记录各通道的采样结果
- uint16_t res[2];
- // 中断处理方法
- INTERRUPT(ADC_Routine, EXTI_VectADC)
- {
- ADC_ClearInterrupt();
- // 记录采样结果
- res[pos] = ADC_RESL;
- res[pos] |= (ADC_RES & 0x0F) << 8;
-
- // 切换到下一个通道
- pos = (pos+1) & 0x1;
- if (pos == 0)
- {
- /**
- * 在采样频率较高时, 加上这两句能提高精度. 其机制是切换到开漏模式清除采样口上的残留电压
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_InOut_OD);
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_Input_HIP);
- */
- ADC_SetChannel(0x01);
- }
- else
- {
- /**
- * Uncomment these lines in high speed ADC
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_2, GPIO_Mode_InOut_OD);
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_2, GPIO_Mode_Input_HIP);
- */
- ADC_SetChannel(0x02);
- }
- ADC_Start();
- }
- // 下面的代码和前面的基本上是一样的, 就不详细注释了
- void main(void)
- {
- SYS_SetClock();
- // For debug print
- UART1_Config8bitUart(UART1_BaudSource_Timer2, HAL_State_ON, 115200);
- // Channel: ADC1
- ADC_SetChannel(0x01);
- // ADC Clock = SYSCLK / 2 / (1+15) = SYSCLK / 32
- ADC_SetClockPrescaler(0x0F);
- // Right alignment, high 2-bit in ADC_RES, low 8-bit in ADC_RESL
- ADC_SetResultAlignmentRight();
- // Enable interrupts
- EXTI_Global_SetIntState(HAL_State_ON);
- EXTI_ADC_SetIntState(HAL_State_ON);
- // Turn on ADC power
- ADC_SetPowerState(HAL_State_ON);
- // Set ADC1(P1.1), ADC2(P1.2) HIP
- GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2, GPIO_Mode_Input_HIP);
- // Start ADC
- ADC_Start();
- while(1)
- {
- UART1_TxString("Result: ");
- UART1_TxHex(res[0] >> 8);
- UART1_TxHex(res[0] & 0xFF);
- UART1_TxChar(' ');
- UART1_TxHex(res[1] >> 8);
- UART1_TxHex(res[1] & 0xFF);
- UART1_TxString("\r\n");
- SYS_Delay(100);
- }
- }
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结束
以上就是STC8H使用FwLib_STC8封装库进行ADC转换的演示用例说明. 在实际使用中, 主动查询(polling)方式下的延时时间精度不高,
如果对采样的时间间隔精度有要求, 建议使用中断的形式.
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