隨著汽車對控制系統(tǒng)的要求和依賴性提高，AD采樣的設計模塊成為汽車控制器中重要的組成部分。AD采樣的結果是汽車控制器控制執(zhí)行器的依據(jù)，它的速率和精度在汽車控制中起著重要的作用。
本文主要介紹一種基于MPC5634的多路模擬信號采集方法，通過增強型直接內存訪問(DMA)方式，自動在RAM和增強型隊列式模數(shù)轉換器eQADC模塊之間轉移數(shù)據(jù)，能高效和準確地完成對模擬信號的采集。
1增強型隊列式模數(shù)轉換器eQADC模塊
1.1 eQADC模塊的結構
MPC5634的eQADC模塊有兩個可獨立工作的ADC轉換單元(ADC0和ADC1)，40路模擬通道(可擴展)，0~5V的轉換范圍，轉換精度有8位、10位、12位三種精度可選，具有軟件和硬件兩種觸發(fā)方式，采樣方式有單次方式和連續(xù)方式等，ADC的工作時鐘可達15MHz.速率和精度可以滿足汽車控制器的要求。圖1為eQADC模塊的結構框圖，顯示了eQADC模塊的主要組成部分。
圖1 eQADC模塊的結構框圖
1.2命令緩存CFIFO的工作機制
eQADC模塊有6個命令緩存CFIFO，每個CFIFO有4個深度，CFIFO有單次掃描和連續(xù)掃描的操作模式，配置為不同的掃描模式時，CFIFO就有不同的觸發(fā)機制。當配置為單次掃描模式時，每次會使存儲于隊列中的eQADC轉換命令序列執(zhí)行一次。當設置為連續(xù)掃描模式時，只要隊列啟動后，就可以持續(xù)的運行。數(shù)據(jù)的流程如圖2所示。
圖2數(shù)據(jù)流程
1.3 eQADC的命令格式
eQADC有配置命令和轉換命令兩種命令格式。配置命令用于對eQADC模塊進行初始化設置，像使能ADC模塊單元，設置時鐘分頻因子，轉換速率因子，使能DMA請求等;轉換命令主要用于設置采集哪個通道，用哪個ADC模塊單元轉換，轉換的結果放在6個結果緩存的哪一個里面，是否對采集的結果進行校正等。
2增強型存儲器直接訪問(DMA)模塊
DMA控制器是總線上的一個主機，能夠在片內資源(Flash、RAM和I/O外設等)以及片外資源之間傳輸數(shù)據(jù)。DMA有32個通道，在某個時刻只能有一個通道成為總線上的主機并進行數(shù)據(jù)傳輸。為了解決他們之間的沖突，DMA有兩種可編程的優(yōu)先級機制：固定優(yōu)先級機制和輪詢優(yōu)先級機制。一旦一個通道成為主機，該通道將通過先讀再寫的操作方式，把數(shù)據(jù)從一個存儲器地址傳輸?shù)搅硪粋€存儲器地址。每個DMA通道都有一個獨立的傳輸控制描述符(TDCn)。3多路eQADC采樣程序設計
在這次的設計中，數(shù)據(jù)的傳輸是通過DMA進行的。多路eQADC采樣程序設計主要包括命令隊列、結果隊列的定義，eQADC的初始化，DMA初始化，觸發(fā)CFIFO等。程序的設計流程如圖3.
圖3程序流程
3.1定義數(shù)組
本文中cQUEUE0[40]被定義為轉換命令的存儲數(shù)組，rQUEUE0[40]被定義為轉換結果的存儲數(shù)組。把所有通道的轉換命令分別放在數(shù)組cQUEUE0[40]中，最后采集的結果分別放在數(shù)組rQUEUE0[40]中，這個可以隨時讀取rQUEUE0[40]中的數(shù)據(jù)被汽車控制器所用。
3.2初始化DMA
TCD0對應于CFIFO0，TCD1對應于RFIFO0.由于本設計只要一個命令緩存CFIFO0和一個結果緩存RFIFO0就可以滿足設計要求，故只用到一個CFIFO0，一個RFIFO0，以及與他們對應的TCD0和TCD1.設置TCD0：源地址為主迭代數(shù)為40;設置TCD1：源地址為主迭代數(shù)為40.
3.3初始化eQADC
初始化轉換命令的存儲數(shù)組cQUEUE0[40]，本設計是采用ADC0模塊單元，12位精度，采用校正，一次采集40個通道的模擬量。配置eQADC的寄存器，時鐘分頻因子為2，使能DMA0，DMA1請求等。
3.4校正寄存器的設置
本項目的芯片功能很強大，以前的校正都需要外面加硬件來校正采樣結果，MPC5634自帶的有校正功能，本項目采用的校正是這樣的：ADC的初步轉換結果將通過MAC單元來完成校正。MAC單元執(zhí)行下列算法來進行校正：
Idealresult=GCCXADCresult+OCC+2 (1)
GCC為增益校正的常數(shù)，它是在寄存器ADCn_GCCR中定義的;OCC為偏移量校正常數(shù)，它在寄存器ADCn_OCCR中定義的。
GCCR與OCCR的值是需要計算來確定的。通過以下公式進行求解：
Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (2)
Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (3)
為了求出GCCR與OCCR的值，我們只需要兩個通道的理想結果和實際的結果就行了，通道44和通道43的電壓值分別對應0.25Vdd和0.5Vdd.而他們的實際結果可以采集到。因此，可以求出GCCR和OCCR的值。
3.5使能DMA請求
設置使能DMA0和DMA1請求。
3.6觸發(fā)CFIFO0
設置CFIFO0為連續(xù)轉換模式，這樣就可以連續(xù)、持續(xù)地采集信號，并及時把采集的結果放到結果存儲數(shù)組中，如此就可以保證汽車控制器在結果存儲數(shù)組中所讀取的數(shù)據(jù)為最新的采集結果，可以使控制器根據(jù)最新的數(shù)據(jù)來控制各個執(zhí)行器。
4主程序和執(zhí)行結果
void main(void)
{
uint32_t cQUEUE0[40]; //定義命令存儲數(shù)組
uint16_t rQUEUE0[40]; //結果存儲數(shù)組
dma_init_fnc(); //DMA初始化
eqadc_init_fnc (); //eQADC初始化
set_calconstants ();//校正寄存器的設置
dma_able();//使能DMA0，DMA1
cfifo0_trig();//使能DMA0，DMA1
while(1)
{
}
}
5結束語
本設計完成了汽車控制器的采樣模塊的設計，它保證在時間上和精度上滿足汽車控制器的要求。通過不斷地測試，該設計達到了系統(tǒng)所要求的性能和功能。
下載文檔
