瑞萨单片机RA6T2的16位模数转换器操作 [5] 配置RA6T2 ADC模块 (2)

2 配置RA6T2 ADC模块

2.1 ADC规范

2.1.4 模拟输入模式

ADC外设支持以下数量的单端输入和差分输入：

• A/D转换器单元0 (ADC0) 可选择最多21个支持单端输入的模拟通道和最多12个支持差分输入的模拟通道（6对）。

• A/D转换器单元1 (ADC1) 可选择最多17个支持单端输入的模拟通道和最多8个支持差分输入的模拟通道（4对）。

有关模拟通道与可能的输入模式之间关系的详细说明，请参见前文第2.1.1节“模拟通道”的表格。

2.1.4.1 单端输入

在单端输入模式下，将转换模拟通道信号源的电压与模拟参考接地电压 (VREFL0) 之差。

对于单端输入，通过设置ADDOPCRCn.SIGNSEL（n = 0 至 36）（其中SIGNSEL应设为1）使A/D转换采用无符号的数据格式。

2.1.4.2 差分输入

在差分输入模式下，偶数编号的模拟通道用作非反相输入 (+) (AINP)，奇数编号的通道用作反相输入 (-) (AINN)。将转换非反相输入 (+) 与反相输入 (-) 的电压之差 (AINP - AINN)。

对于差分输入，通过设置ADDOPCRCn.SIGNSEL（n = 0 至 36）（其中SIGNSEL应设为0）使A/D转换采用有符号的数据格式。

对于差分输入模式下的A/D转换，在 ADCHCRn.CNVCS[6:0]（n = 0 至 36）位中选择差分对目标的非反相输入 (+) 通道，并在 ADCHCRn.AINMD（n = 0 至 36）位中选择差分输入模式。

注：

差分输入对是模拟通道编号为 2i 和 2i + 1 (i = 0, 1, 2, 3, ...) 的通道组合，它们被命名为 ANxxxP 和 ANxxxN (xxx = 000, 002, 004, ...)。不连续的模拟通道编号组合或模拟通道编号 2i - 1 和 2i 的组合不能用作差分输入对。

2.1.5 转换方法

RA6T2的A/D转换器单元采用混合式架构，兼具SAR型和ΔΣ型ADC的特性。得益于其独特架构，每个ADC单元都可以采用以下三种不同的转换方法之一进行转换：SAR模式、过采样模式和混合模式。

本节将详细介绍三种工作模式的关键特性、重要限制和主要区别，以帮助指导您根据转换需求选择适合自己应用的模式。

A/D转换特性取决于所选的转换方法和扫描模式的组合。有关这些模式如何交互并影响对实现16位分辨率的处理的更多信息，请参见后文第2.2节“以16位深度操作ADC”。

2.1.5.1 SAR模式

在SAR模式下，A/D转换器作为奈奎斯特速率A/D转换器运行，使用SAR方法一次对一个模拟通道进行采样。

关键特性

• A/D转换器对信号源进行一次采样，然后通过SAR法进行转换

• 快速A/D转换

• 每个扫描组支持最多8个通道

• 仅支持单端输入（自诊断功能除外）

• 支持10位和12位分辨率

限制

(1) 分辨率和精度

SAR模式使用的是12位分辨率A/D转换器，因此只能确保12位的数据输出精度。

但是，如果选择14位或16位模式，则A/D转换器的数据输出将在内部扩展为16位以进行计算处理。在使用A/D转换值相加/平均值计算功能或用户增益/用户偏移功能等情况下，在SAR模式下选择14位或16位长度的数据格式可提高计算分辨率。

(2) 差分输入

SAR模式仅支持单端输入（自诊断操作期间除外）。仅在自诊断操作期间可确保在差分输入模式下执行A/D转换。

(3) 数字滤波器功能

如果使能数字滤波器功能，则在SAR模式下无法确保正常工作。

2.1.5.2 过采样模式

在过采样模式下，A/D转换器运行时会对模拟通道进行过采样，并通过NS-SAR方法将模拟信号转换为数字数据。

关键特性

• A/D转换器对信号源进行过采样，并采用NS-SAR方法进行模数转换

• 高精度A/D转换

• 每个扫描组支持最多8个通道

• 支持单端输入和差分输入

• 支持10、12、14和16位分辨率

限制

(1) 数字滤波器功能

在过采样模式下，数字滤波器功能为必需功能。如果不使用数字滤波器功能，则无法确保正常进行A/D转换。

2.1.5.3 混合模式

混合模式兼具SAR模式和过采样模式的特性。在混合模式下，A/D转换器运行时会进行过采样，并通过NS-SAR方法将模拟信号转换为数字数据。在混合模式下，每次采样时，如果切换通道，将同时对多个模拟通道进行过采样。

关键特性

• A/D转换器对信号源进行过采样，并采用NS-SAR方法进行模数转换

• 高精度A/D转换

• 以高数据速率进行连续扫描操作

• 每个扫描组支持最多4个通道

• 支持单端输入和差分输入

• 支持10、12、14和16位分辨率

限制

(1) 扫描组分配

在混合模式下，必须将2-4个虚拟通道分配给一个扫描组才能确保正常工作。为了保证ADC转换结果，禁止在只有一个虚拟通道时执行扫描操作。

(2) 虚拟通道分配

在混合模式下，不要将同一模拟通道分配给分配给同一扫描组的多个虚拟通道，以保证操作。

(3) 数字滤波器功能

在混合模式下，数字滤波器功能为必需功能。如果不使用数字滤波器功能，则无法确保正常进行A/D转换。

由于同时使用多个数字滤波器，通过 ADDOPCRAn.DFSEL[2:0]（n = 0至36）位选择的数字滤波器必须设置为与同一扫描组内的虚拟通道互斥。如果通过同一扫描组内的多个虚拟通道选择同一数字滤波器，则无法确保正常工作。

(4)A/D转换值相加/平均值计算功能

在混合模式下使用A/D转换值相加/平均值计算功能时，将同一扫描组内所有虚拟通道的相加/平均值计算次数设置为相同的值，以确保正常工作。

(5) 后台连续扫描模式的触发间隔

在混合模式 – 后台连续扫描模式组合下，AD转换启动触发信号的输入时间应晚于以下时间间隔结束之后：

• 不使用触发延时功能，或使用软件触发时：8个ADCLK周期或更大值

• 使用触发延时功能时：(8 + (ADTRGDLRm.TRGDLYn[7:0] 的设定值)) × ADCLK 周期数或更大值，其中m = 0至4，n = 0至8

如果违反此限制，则会不接受该A/D转换启动触发信号并将其忽略。