MSP430F5438ADC12模块应用与学习心得

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

// 时钟默认情况
// FLL时钟      FLL选择 XT1
// 辅助时钟     ACLK选择 XT1          32768Hz
// 主系统时钟   MCLK选择 DCOCLKDIV    8000000Hz
// 子系统时钟   SMCLK选择 DCOCLKDIV   8000000Hz
// TA1选择ACLK，最大计数值为32768，中断频率为1HZ

#include 
#include 
#include 
void clock_config(void);
void select_xt1(void);
void dco_config(void);
void adc12_config(void);
void uart_config(void);
char second_flag  = 0;                          // 1S标志

int main(void)
{
    clock_config();                             // 初始化时钟
    adc12_config();                             // 初始化ADC12
    uart_config();

    TA1CCTL0 = CCIE;                            // 使能TA1CCR0，比较匹配中断
    TA1CCR0 = 32768;                            // 初始化最大值,发生比较匹配中断频率 32768/32768 = 1Hz
    TA1CTL = TASSEL_1 + MC_1 + TACLR;           // 选择ACLK，最大值为CCR0，清除计数值

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

    while(1)
    {
        if( second_flag )
        {
            second_flag = 0;                        // 1s时间到

            ADC12CTL0 |= ADC12SC;                   // 启动转换
            while ( !(ADC12IFG & BIT0) );           // 等待转换完成

            // 被转换的通道为通道11 (AVCC-AVSS)/2;
            // 此时转换的精度为12位——4096
            // AVCC通过一个电感和LDO的输出端连接
            // 打印LDO输出电压，保留3位精度
            float ldo_voltage = ADC12MEM0  / 4096.0 * 3.3 * 2;
            printf("LDO Voltage %.3f\r\n",ldo_voltage);
        }
    }
}

void clock_config(void)
{
    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                   // 停止看门狗
    select_xt1();                               // 选择XT1
    dco_config();                               // ACLK = XT1 = 32.768K
                                                // MCLK = SMCLK = 8000K
}

void select_xt1(void)
{
    // 启动XT1
    P7SEL |= 0x03;                              // P7.0 P7.1 外设功能
    UCSCTL6 &= ~(XT1OFF);                       // XT1打开
    UCSCTL6 |= XCAP_3;                          // 内部电容
    do
    {
        UCSCTL7 &= ~XT1LFOFFG;                  // 清楚XT1错误标记
    }while (UCSCTL7&XT1LFOFFG);                 // 检测XT1错误标记
}

void dco_config(void)
{
    __bis_SR_register(SCG0);                    // 禁止FLL功能
    UCSCTL0 = 0x0000;                           // Set lowest possible DCOx, MODx
    UCSCTL1 = DCORSEL_5;                        // DCO最大频率为16MHz
    UCSCTL2 = FLLD_1 + 243;                     // 设置DCO频率为8MHz
                                                // MCLK = SMCLK= Fdcoclkdiv = (N+1)X(Ffllrefclk/n)
                                                // N为唯一需要计算的值
                                                // Ffllrefclk FLL参考时钟，默认为XT1
                                                // n取默认值，此时为1
                                                // (243 + 1) * 32768 = 8MHz
    __bic_SR_register(SCG0);                    // 使能FLL功能

    // 必要延时
    __delay_cycles(250000);

    // 清楚错误标志位
    do
    {
        UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + XT1HFOFFG + DCOFFG);
                                                // 清除所有振荡器错误标志位
        SFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // 清除振荡器错误
    }while (SFRIFG1&OFIFG);                     // 等待清楚完成
}

void adc12_config(void)
{
    // 只有在ADC12ENC复位的情况下才可以操作
    // ADC12SHT1X ADC12SHT0X ADC12MSC ADC12REF2_5V ADC12REFON ADC12ON
    ADC12CTL0 &= ~ADC12ENC;

    // 设置采样保持时间，最大时间周期以提高转换精度
    // 注意MSP430F5438没有REF模块，片内基准无效
    // 操作ADC12REF2_5V ，ADC12REFON并无意义
    ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15 + ADC12SHT1_15 + ADC12ON;
//    ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15 + ADC12SHT1_15 + ADC12ON +
//                ADC12REF2_5V + ADC12REFON;
    // 采样保持脉冲来自采样定时器
    ADC12CTL1 = ADC12SHP;
    // 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
    ADC12CTL2 |= ADC12TCOFF ;
    // 基准电压选择AVCC，并选择11通道——(AVCC-AVSS)/2
    ADC12MCTL0 = ADC12SREF_0 + ADC12INCH_11;

    __delay_cycles(75);
    // ADC12使能
    ADC12CTL0 |= ADC12ENC;
}

void uart_config(void)
{
    P3SEL = 0x30;                               // 选择P3.4和P3.5的复用功能

    UCA0CTL1 |= UCSWRST;                        // 软件复位
    UCA0CTL1 |= UCSSEL_1;                       // 选择ACLK时钟
    UCA0BR0 = 3;                                // 查表获得
    UCA0BR1 = 0;                                // UCA0BRX和UCA0MCTL数值
    UCA0MCTL |= UCBRS_3 + UCBRF_0;              //
    UCA0CTL1 &= ~UCSWRST;                       //

    UCA0IE |= UCRXIE;                           // 使能接收中断
}

int putchar(int ch)
{
	UCA0TXBUF = ch;
	while(!(UCA0IFG & UCTXIFG));
	return ch;
}

#pragma vector=TIMER1_A0_VECTOR
__interrupt void TIMER1_A0_ISR(void)
{
    second_flag = 1;
}

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。