MSP430F5438 ADC12学习笔记

1.前言

这几天实践了MSP430的ADC12功能，虽然片内AD功能比较简单但是还学出了点“门道”来，这个“门道”便是MSP430F5438A和MSP430F5438的区别。这里通过一个例子说明片内ADC的使用，首先实现UART和定时器1S溢出的功能，在上述功能的基础上每1S打印一次AD转换结果，转换通道定向到通道11，该通道对应AVCC和AVSS插值的一半，由于AVCC和LDO的输出之间只有一个电感连接，可以理解转换的结果为LDO输出电压的一般，若扩大两倍便是LDO的实际输出结果，在本文所用的开发板LDO输出为3.3V，所有打印的结果越接近3.3V越好。

2.代码实现和输出结果

代码实现

1. // 时钟默认情况  

2. // FLL时钟      FLL选择 XT1  

3. // 辅助时钟     ACLK选择 XT1          32768Hz  

4. // 主系统时钟   MCLK选择 DCOCLKDIV    8000000Hz  

5. // 子系统时钟   SMCLK选择 DCOCLKDIV   8000000Hz  

6. // TA1选择ACLK，最大计数值为32768，中断频率为1HZ  

7.   

8. #include   

9. #include   

10. #include   

11. void clock_config(void);  

12. void select_xt1(void);  

13. void dco_config(void);  

14. void adc12_config(void);  

15. void uart_config(void);  

16. char second_flag  = 0;                          // 1S标志  

17.   

18. int main(void)  

19. {  

20.     clock_config();                             // 初始化时钟  

21.     adc12_config();                             // 初始化ADC12  

22.     uart_config();  

23.   

24.     TA1CCTL0 = CCIE;                            // 使能TA1CCR0，比较匹配中断  

25.     TA1CCR0 = 32768;                            // 初始化最大值,发生比较匹配中断频率 32768/32768 = 1Hz  

26.     TA1CTL = TASSEL_1 + MC_1 + TACLR;           // 选择ACLK，最大值为CCR0，清除计数值  

27.   

28.     _EINT();                                    // 初始化全局中断  

29.   

30.     while(1)  

31.     {  

32.         if( second_flag )  

33.         {  

34.             second_flag = 0;                        // 1s时间到  

35.   

36.             ADC12CTL0 |= ADC12SC;                   // 启动转换  

37.             while ( !(ADC12IFG & BIT0) );           // 等待转换完成  

38.   

39.             // 被转换的通道为通道11 (AVCC-AVSS)/2;  

40.             // 此时转换的精度为12位——4096  

41.             // AVCC通过一个电感和LDO的输出端连接  

42.             // 打印LDO输出电压，保留3位精度  

43.             float ldo_voltage = ADC12MEM0  / 4096.0 * 3.3 * 2;  

44.             printf("LDO Voltage %.3f\r\n",ldo_voltage);  

45.         }  

46.     }  

47. }  

48.   

49. void clock_config(void)  

50. {  

51.     WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                   // 停止看门狗  

52.     select_xt1();                               // 选择XT1  

53.     dco_config();                               // ACLK = XT1 = 32.768K  

54.                                                 // MCLK = SMCLK = 8000K  

55. }  

56.   

57. void select_xt1(void)  

58. {  

59.     // 启动XT1  

60.     P7SEL |= 0x03;                              // P7.0 P7.1 外设功能  

61.     UCSCTL6 &= ~(XT1OFF);                       // XT1打开  

62.     UCSCTL6 |= XCAP_3;                          // 内部电容  

63.     do  

64.     {  

65.         UCSCTL7 &= ~XT1LFOFFG;                  // 清楚XT1错误标记  

66.     }while (UCSCTL7&XT1LFOFFG);                 // 检测XT1错误标记  

67. }  

68.   

69. void dco_config(void)  

70. {  

71.     __bis_SR_register(SCG0);                    // 禁止FLL功能  

72.     UCSCTL0 = 0x0000;                           // Set lowest possible DCOx, MODx  

73.     UCSCTL1 = DCORSEL_5;                        // DCO最大频率为16MHz  

74.     UCSCTL2 = FLLD_1 + 243;                     // 设置DCO频率为8MHz  

75.                                                 // MCLK = SMCLK= Fdcoclkdiv = (N+1)X(Ffllrefclk/n)  

76.                                                 // N为唯一需要计算的值  

77.                                                 // Ffllrefclk FLL参考时钟，默认为XT1  

78.                                                 // n取默认值，此时为1  

79.                                                 // (243 + 1) * 32768 = 8MHz  

80.     __bic_SR_register(SCG0);                    // 使能FLL功能  

81.   

82.     // 必要延时  

83.     __delay_cycles(250000);  

84.   

85.     // 清楚错误标志位  

86.     do  

87.     {  

88.         UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + XT1HFOFFG + DCOFFG);  

89.                                                 // 清除所有振荡器错误标志位  

90.         SFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // 清除振荡器错误  

91.     }while (SFRIFG1&OFIFG);                     // 等待清楚完成  

92. }  

93.   

94. void adc12_config(void)  

95. {  

96.     // 只有在ADC12ENC复位的情况下才可以操作  

97.     // ADC12SHT1X ADC12SHT0X ADC12MSC ADC12REF2_5V ADC12REFON ADC12ON  

98.     ADC12CTL0 &= ~ADC12ENC;  

99.   

100.     // 设置采样保持时间，最大时间周期以提高转换精度  

101.     // 注意MSP430F5438没有REF模块，片内基准无效  

102.     // 操作ADC12REF2_5V ，ADC12REFON并无意义  

103.     ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15 + ADC12SHT1_15 + ADC12ON;  

104. //    ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15 + ADC12SHT1_15 + ADC12ON +  

105. //                ADC12REF2_5V + ADC12REFON;  

106.     // 采样保持脉冲来自采样定时器  

107.     ADC12CTL1 = ADC12SHP;  

108.     // 关闭内部内部温度检测以降低功耗，注意或操作否则修改转换精度  

109.     ADC12CTL2 |= ADC12TCOFF ;  

110.     // 基准电压选择AVCC，并选择11通道——(AVCC-AVSS)/2  

111.     ADC12MCTL0 = ADC12SREF_0 + ADC12INCH_11;  

112.   

113.     __delay_cycles(75);  

114.     // ADC12使能  

115.     ADC12CTL0 |= ADC12ENC;  

116. }  

117.   

118. void uart_config(void)  

119. {  

120.     P3SEL = 0x30;                               // 选择P3.4和P3.5的复用功能  

121.   

122.     UCA0CTL1 |= UCSWRST;                        // 软件复位  

123.     UCA0CTL1 |= UCSSEL_1;                       // 选择ACLK时钟  

124.     UCA0BR0 = 3;                                // 查表获得  

125.     UCA0BR1 = 0;                                // UCA0BRX和UCA0MCTL数值  

126.     UCA0MCTL |= UCBRS_3 + UCBRF_0;              //  

127.     UCA0CTL1 &= ~UCSWRST;                       //  

128.   

129.     UCA0IE |= UCRXIE;                           // 使能接收中断  

130. }  

131.   

132. int putchar(int ch)  

133. {  

134.     UCA0TXBUF = ch;  

135.     while(!(UCA0IFG & UCTXIFG));  

136.     return ch;  

137. }  

138.   

139. #pragma vector=TIMER1_A0_VECTOR  

140. __interrupt void TIMER1_A0_ISR(void)  

141. {  

142.     second_flag = 1;  

143. }  

图1 参考电压AVCC(3.3V)

3.一些注意点

3.1 提高采样时间

如果条件允许，可以尽可能的提高采样时间，这样转换结果可以更稳定一些。

3.2 MSP430F5438没有REF模块

现在（2013年10月）可以在TI官网上下载得到的示例代码或数据手册参考手册等，都是围绕MSP430F5438A的。但是市面上很多MCU还是MSP430F5438，其实MSP430F5438A和MSP4305438是有区别的，MSP430F5438没有REF模块，所以使用片内的2.5参考电源还是有些不稳定的因素。可以通过以下的实现测试一下，AD转换的目标依然是LDO输出。
需要修改以下几个部分的代码
第一：
ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15 + ADC12SHT1_15 + ADC12ON; 修改为
ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15 + ADC12SHT1_15 + ADC12ON +
                       ADC12REF2_5V + ADC12REFON;
使用打开片内2.5V参考电源
第二:
ADC12MCTL0 = ADC12SREF_0 + ADC12INCH_11;修改为
ADC12MCTL0 = ADC12SREF_1 + ADC12INCH_11;
转换参考电压为Vref，即修改1设置的2.5V参考电源

第三:
float ldo_voltage = ADC12MEM0 / 4096.0 * 3.3 * 2;修改为
float ldo_voltage = ADC12MEM0 / 4096.0 * 2.5 * 2;
替换转换公式，参考电压由3.3V变为2.5V

输出结果如下，结果发现LDO的输出电压为3.4V，比实际电压高0.1V。

图2 参考电压VREF(2.5V)

图3 MSP430参考手册说明