一、 S32K144 ADC 介绍
1. ADC 模块特性
S32K144 芯片包含两个ADC模块，分别记为 ADC0 和ADC1。这两个模块都是线性逐次逼近型（Successive Approximation Register，SAR）A/D 转换器，最高转换精度（分辨率）为 12bit。 每个模块包含16个外部模拟输入通道：
- ADC连接/通道分配
引脚的ADC复用功能请参照S32K144_IO_Signal_Description_Input_Multiplexing.xlsx
- ADC硬件交错通道
在 S32K144 上有几个特殊的 ADC 通道支持 ADC 的硬件交错功能。例如 ADC0_SE4 和ADC1_SE14，这两个通道可以单独工作，但是也可以作为硬件交错来使用。在硬件交错模式，在 PTB0引脚上的信号可以同时被 ADC0 和 ADC1 采样。交错模式由 SIM_CHIPCTL[ADC_INTERLEAVE_EN] 位实现。
以下是可支持引脚交错模式的引脚：
ADC0_SE4和ADC1_SE14通道交错在PTB0引脚上；
ADC0_SE5和ADC1_SE15通道交错在PTB1引脚上；
ADC1_SE8和ADC0_SE8通道交错在PTB13引脚上；
ADC1_SE9和ADC0_SE9通道交错在PTB14引脚上。
- ADC参考选项
- VREFH/VREFL-连接作为初始的参考选项
- VALTH/VREFL-连接作为另选的参考选项
ADCx_SC[REFSEL]位可以选择ADC的参考电压源。
- ADC触发源
- 触发器通过 PDB 或者 TRGMUX 连接，并提供灵活的触发组合。
- 2xPDB 产生触发和预触发给 2xADC（ADC 和 PDB 都是成对动作的，例如 PDB0 和 ADC0，PDB1 和 ADC1），每个 PDB 通道最多有8个与处罚期给 ADC 通道控制。
- 每个ADC最少有1个外部引脚（通过TRGMUX支持）
- 软件必须确认相对的优先级
- 在上一个转换完成后开始下一个转换
- 通过 TRGMUX，CMP 输出，LPIT，RTC 和 LPTMR 都可以作为每个ADC的触发源。
- LPIT 支持最多4个与处罚期，来限制只在每个 ADC 的 ADHWTSO~ADHWTS3。对于剩下的外设，需要软件扩张来提供预触发器，这部分参照 SIM_ADCOPT[ADCxSWPRETRG] 设置软件预触发器。
- ADC 低功率模式
ADC 在 STOP，VLPR，VLPW 和 VLPS 模式都是可用的，在 VLPx 模式，ADC 时钟源只能是 OSC和 SIRC。
- ADC特征
- 12-bit精度的线性逐次逼近算法
- 最多16个单端模拟外部输入
- 输出模式：
- 单端12-bit，10-bit，8-bit
- 单端输出为右对齐的无符号形式
- 单次或持续转换
- 可配置的采样时间和转换速度/功率
- 转换完成/硬件平均值计算完成标志和中断
- 4种输入时钟源选择
- 低噪声低功率运行模式
- 可选的硬件转换触发器
- 自动产生多于，少于或等于的比较中断，或者是在范围内、范围外或一个可配置的值
- 温度传感器
- 硬件平均值计算功能
- 可选的电压参考值：外部的或可供选择的
- 自我矫正模式
2. ADC结构框图
ADC 模块框图
3. ADC 信号描述
ADC 模式支持最多 16 个单端输入，还需要4个电源/参考/地连接。
- 模拟电源（VDDA）
ADC 模拟部分使用 VDDA 作为电源连接。在一些封装中，VDDA 内部连接到 VDD。如果外部可用，则将 VDDA 引脚连接到与 VDD 相同的电压电位。
- 模拟地（VSSA）
ADC 模拟部分使用 VSSA 作为地连接。在一些封装中，VSSA 内部连接到 VSS。如果外部可用，则将 VSSA 引脚连接到与 VSS 相同的电压电位。
- 参考电压选择
VREFSH和VREFSL是ADC模块的高、低参考电压。通过将 VREFSH 配置为 VREFH 或 VALTH，可以将ADC配置为接受 VREFSH 和 VREFSL 的电压参考对之一。每对包含一个必须在最小 Ref 高压和 VDDA 之间的正基准，和一个必须在 VSSA 相同电位的地基准。这两对是外部(VREFH和VREFL)交替(VALTLH和VREFL)。这些参考电压使用SC2[REFSEL]来选择。备用电压参考，VALTH可以选择额外的外部引脚或内部电源取决于MCU的配置。查看芯片配置信息的电压参考具体到这个MCU。
在一些封装中，VREFH 连接到 VDDA, VREFL 连接到 VSSA。如果外部可用，正基准可以连接到与VDDA相同的电势，或者可以由外部电源驱动到最小 Ref 高压和 VDDA 电势之间的电平。VREFH 不能超过 VDDA。将接地参考点连接到与 VSSA 相同的电压电位。
- 模拟通道输入（ADx）
ADC模块支持多达8个模拟输入。一个模拟输入通过SC1[ADCH]通道选择位选择转换。
二、 S32DS ADC 例程简介与应用
1. 例程导入
- 打开S32 Design Studio，点击：“File”->“New”->“S32DS Project from Example”。
- 在弹出的窗口选取 S32K144 目录下的 ADC 例程，点击“Finish”。
- 点击左上角“Build”按钮，编译例程。
- 点击“Debug”按钮。进入例程Debug页面。
- 点击运行程序 按钮，顺时针旋转调整 EVM 板上电位计 R13 到最小，RGB 灯 D11 熄灭。
D11 熄灭
- 逆时针旋转电位计 R13，D11 由熄灭变为蓝灯。
旋转R13，D11 变为蓝灯
- 继续逆时针旋转电位计 R13，D11 由蓝灯变为绿灯。
旋转R13，D11 变为绿灯
- 继续逆时针旋转电位计R13，D11由绿灯变为红灯。旋转R13，D11 变为红灯
2. 例程简介
- ADC 例程介绍
此例程使用配置为一次转换的软件触发来转换两个 ADC 通道。每次转换需要自动的软件触发。一个ADC通道（ADC0_CH12）连接到 S32K144 EVB上的一个电位计，另一个连接到 VREFSH。ADC 转换的结果被缩放到 0~5000 mV。通过 LED 灯的显示颜色来表示 ADC 转化的结果，对应如下表。
|
缩放的转换结果 |
LED颜色 |
|
3750-5000mV |
红色 |
|
2500-3750mV |
绿色 |
|
1250-2500mV |
蓝色 |
|
0-1250mV |
熄灭 |
- ADC 例程框图
3. 例程设计思路
在这个简单的例程中没有使用ADC的矫正。转换的结果可能会比规定的精度稍低。初始化矫正机制可以查询 S32K144 的技术文档中的 ADC 部分。
程序设计思路：
- 禁止看门狗
- 系统时钟：初始化系统晶振（SOSC）为8MHz，系统时钟为80MHz，运行模式（RUN mode）为80MHz
- 初始化端口引脚：
- 为 PORT D 使能时钟
- PTD0：GPIO 输出使能，连接到蓝灯
- PTD15：GPIO输出使能，连接到红灯
- PTD16：GPIO输出使能，连接到绿灯
- （由于复位，不需要配置任何模拟引脚）
- 初始化ADC：
- 选择SOSCDIV2_CLK为时钟源，并使能给ADC模块
- 禁止模块功能，禁止模块中断请求（复位默认值）
- 配置ADC使用SOSCDIV2_CLK进行转换，分频系数为1
- 配置采样时间为13个ADCK时钟周期（复位默认值）
- 选择转换为软件触发，没有比较功能，没有DMA，使用默认的参考电压引脚-外部引脚VREFH和VREFL（复位默认值）
- 静止持续的转换（每次转换只有一次软件触发），禁止硬件平均值计算，静止矫正序列启动
- 主函数循环：
- 生成通道12ADC转换命令，通道12连接到开发板上的电位计（使用ADC_SC1[0]设置软件触发）
- 等到转换完成标志。当转换完成时：
- 读取结果，将结果缩放到0-5000mV（对于所有软件触发，结果在ADC_R[0]中）
- 在每一个电压范围中点亮LED灯
- 生成通道29装换功能并读取为ADC参考高电平（对于所有软件触发，使用ADC_SC1[0]）
- 等待转换完成标志。当转换完成时：
- 读取结果，将结果缩放到0-5000mV（对于所有软件触发，结果在ADC_R[0]中）
三、 Tips
- 默认情况下，ALT0 模式对应禁用功能，pad 代表禁用（高阻抗）状态。如果 pad 包含模拟功能，则一旦将模拟模块配置为启用相应的通道/输入，ALT0 模式就与模拟功能对应，不需要再额外配置引脚信号。以下为例程所用 PTC14 的信号多路复用功能：
|
Pin Name |
DEFAULT |
ALT0 |
ALT1 |
ALT2 |
…… |
|
PTC14 |
ADC0_SE12 |
ADC0_SE12 |
PTC14 |
FTM1_CH2 |
…… |
- ADC 模块还具有的功能如下：
- 可配置自动和数值比较寄存器（ADC_CV1 和 ADC_CV2）比较转换结果。
- 设置 ADC_SC3[AVGE] 位后，在任何转换模式和配置信息下，都可使能硬件计算均值功能。
- 采用硬件触发模式时，在完成规定次数的转换后，ADC 模块会对每次的转换结果求均值，防止干扰，避免错误操作。
- 具有芯片校验功能和偏移量修正功能，从而提高 ADC 模块的精度。
四、 参考文献
[1] S32K144 Reference Manual.pdf，NXP
[2] Cookbook for SAR ADC Measurements.pdf，Freescale
[3] S32K1xx ADC guidelines, spec and configuration, NXP
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