MCP3912 ADC评估板：16位MCU的理想之选

在电子设计领域，一款优秀的评估板对于工程师来说至关重要。今天，我们就来深入了解一下Microchip的MCP3912 ADC评估板，它为16位MCU提供了一个强大的评估和开发平台。

文件下载：ADM00499.pdf

一、引言

Microchip的MCP3912 ADC评估板专为16位MCU设计，旨在帮助工程师评估MCP3912四通道模拟前端（AFE）的性能，并为基于16位微控制器的应用提供开发平台。它采用了Energy Management Utility软件，通过USB连接到评估板，方便工程师进行评估和调试。

二、产品概述

2.1 整体功能

MCP3912 ADC评估板系统提供了评估MCP3912性能的机会，同时也为16位微控制器应用提供了开发平台。它与Explorer 16评估板和其他高引脚数PIC设备演示板兼容，配备了编程好的PIC24FJ256GA110 PIM模块，可与Energy Management Utility软件进行数据交换和ADC设置。

2.2 特性亮点

• 四通道ADC输出显示：通过串行通信将MCP3912的四通道ADC输出显示到PC软件界面。
• 高性能表现：在OSR32地址循环ALL模式下，可实现同时57 ksps的采样率；在OSR512模式下，SINAD可达95 dB。
• 系统和ADC性能分析：借助图形化PC工具，可进行噪声直方图、频域（FFT）、时域示波器绘图和统计数值分析。
• 稳健的硬件设计：采用模拟接地和模拟/数字分离设计，四层板上设有独立的电源和电源平面，可实现低噪声评估。
• 兼容性：具备PICtail™ Plus连接器，与Explorer 16子板兼容。

2.3 套件内容

该评估板套件包含MCP3912 ADC评估板（部件号ADM00499）、PIC24FJ256GA110 PIM、USB电缆和重要信息表。

三、硬件描述

3.1 PIM模块与MCP3912连接及外设使用概述

评估板包含一个100引脚的PIM插座，兼容Microchip的PIM模块，标配PIC24FJ256GA110模块。端口A、D和G用于连接按钮、输出LED、CS和(overline{CS})以及MCLR信号；Output Compare 1用于MCP3912的时钟生成；通过MSSP模块1实现串行通信。

MCP3912是一款具有四个ADC的模拟前端，采用二阶调制器和三阶sinc滤波器，以及用于更高过采样率（OSR）值的一阶sinc滤波器。其CLKIN引脚为过采样时钟（MCLK）输入，评估板为MCP3912主时钟（MCLK）提供了两种选择：使用晶体X1或由PIM模块驱动时钟。

3.2 模拟输入结构

评估板具有四个差分输入路径，可方便地将外部信号源连接到MCP3912输入。螺丝端子连接器J1、J4、J7、J21、J23、J25、J27和J29可作为螺丝型和夹式柱形连接器使用。部分连接器可将差分通道配置为单端通道，同时在特定位置设置了用于电流互感器输入的负载电阻连接器。

3.3 通用串行总线（USB）

评估板通过USB连接到PC，板上的MCP2200 USB转UART转换器可在PC上创建虚拟COMM端口。此外，评估板还配备了RS - 232连接器，通过3引脚跳线（J16）可选择使用USB还是RS - 232进行串行通信。MCP2200由USB提供5V电源，通过Q1晶体管在板卡断电时断开与PC的连接，避免功耗。同时，使用U11进行信号电平转换，以满足MCP2200的要求。该设计采用7.3728 MHz的晶体，以实现921.6 kbaud的波特率。

四、固件说明

4.1 PIC24FJ256GA110固件描述

• MCU初始化：使用16位XLP、16 MIPS的PIC24FJ256GA110微控制器，采用7.3278 MHz晶体和内部PLL将频率提高四倍。可重映射引脚，使PIM与Explorer 16开发板兼容。MCP3912通过SPI1端口与MCU连接，ADC时钟由OC1提供，MCP3912的DR引脚连接到外部中断2。串行数据通过UART2模块传输，OC2中断用于发送数据，_U1RX中断用于接收数据，UART通信速度为921.6 kbaud。
• 数据采集：外部中断2用于检测MCP3912的转换结束，在INT2中断中通过SPI读取ADC数据。开始读取新缓冲区时，启动Timer 4（与Timer 5组成32位定时器），缓冲区满时停止，用于测量采样速度。MCU根据STATUSCOM寄存器中的地址循环设置调整读取序列，采集的样本存储在MCU RAM中的四个长向量中，同时将Timer 4的值和ADC内部寄存器的值存储在“internal_registers[26]”向量中。
• UART通信协议：通过串行连接以921.6 kbaud的速度将采集的数据发送到PC，使用MCP2200进行UART到USB的转换。通信采用握手方式，只有在收到PC的命令后，评估板才会发送数据。UART传输由输出比较模块OC2触发，以短脉冲形式发送数据，避免MCP2200因数据处理不及时而丢失数据。一次完整传输后，启用UART RX中断，接收用户在PC GUI中设置的内部寄存器值。

五、附录信息

5.1 原理图和布局

附录A包含了评估板的各种原理图和布局图，如电源原理图、ADC原理图、微控制器原理图、PIM模块原理图等，为工程师提供了详细的硬件设计信息。

5.2 物料清单（BOM）

附录B列出了构建评估板所需的所有部件，包括电容、电阻、连接器、IC等，并注明了制造商和部件号。同时，强调了制造中使用的所有部件均符合RoHS标准。

六、总结

MCP3912 ADC评估板为16位MCU的开发和评估提供了全面的解决方案。其丰富的特性和良好的兼容性，使得工程师能够方便地进行MCP3912的性能评估和基于16位微控制器的应用开发。无论是硬件设计还是固件编程，该评估板都提供了详细的文档和资源，为电子工程师的工作带来了极大的便利。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。