一种提高ADC采样分辨率的方法技术

本发明专利技术旨在提供一种无需通过软件算法、减少中央处理器的负荷且提高运算速度的提高ADC采样分辨率的方法。本发明专利技术应用在模拟信号输出模块、ADC采集模块以及数字信号输入模块，所述ADC采集模块包括模拟输入通道、ADC数据转换器、过采样器、RDATA寄存器以及AHB接口，所述模拟信号输出模块经所述模拟输入通道与所述ADC数据转换器的输入端连接，所述ADC数据转换器的输出端经所述过采样器与所述RDATA寄存器的数据输入端连接，所述RDATA寄存器的数据输出端经所述AHB接口与所述数字信号输入模块连接。本发明专利技术应用于ADC采样的技术领域。本发明专利技术应用于ADC采样的技术领域。本发明专利技术应用于ADC采样的技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种提高ADC采样分辨率的方法


[0001]本专利技术应用于ADC采样的
,特别涉及一种提高ADC采样分辨率的方法。

技术介绍

[0002]ADC指的是模数转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。ADC的分辨率指的是模数转换器所能表示的最大数是多少，即ADC的位数，如果ADC是10位ADC，那么分辨率是2的10次方，即1024的分辨率，如果模拟量是温度，测量范围是0~100度，那么可以把100度分成1024份，当温度有100/1024度的变化时，能测量出来。ADC是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号，不同的ADC由于位数的不同而导致分辨率不同。采样率指ADC每秒钟会进行多少次的模拟量转数字量的操作，如10K/s就是说ADC每秒钟，就采集了10K个模拟量，并将模拟量转换为数字量。
[0003]位分辨率和采样率以及SNR是ADC性能的重要参数，在生产过程中容易出现ADC芯片分辨率不能达到要求的情况，在实际工作中，量化误差是不可避免的，分辨率位数越高，就能更有效的减小量化误差。现有的提高ADC分辨率方式为过采样提高分辨率，即通过采集多个值经过软件算法来得到想要的分辨率，需要软件算法的参与，具有更高的数据吞吐速率。因此有必要提供一种无需通过软件算法、减少中央处理器的负荷且提高运算速度的提高ADC采样分辨率的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种无需通过软件算法、减少中央处理器的负荷且提高运算速度的提高ADC采样分辨率的方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术应用在模拟信号输出模块、ADC采集模块以及数字信号输入模块，所述ADC采集模块包括依次连接的模拟输入通道、ADC数据转换器以及过采样器，所述方法包括以下步骤：S1、所述模拟信号输出模块输出电压信号，经过配置的所述模拟输入通道传输至所述ADC数据转换器；S2、所述ADC数据转换器将输入的模拟电压大小转换为一个数字，进而传输给所述过采样器；S3、所述过采样器配置过采样率和右移位数，进行提高分辨率操作，可根据OSR = 4^N，RSHIFT = N/2来配置，其中，N指的是分辨率提高的位数，N的最大值需要根据所述ADC数据转换器的芯片而定，所述数字信号输入模块根据输出数据的结果，得到提高分辨率后的外部电压的大小。
[0006]由上述方案可见，所述提高ADC采样分辨率的方法采用STM32硬件自带的过采样功能提高分辨率，由于硬件的处理速度会比软件处理速度快，可以不需要软件算法的参与，有效解决提高相同分辨率的情况下数据吞吐速率的问题，充分利用硬件资源，减少中央处理
器的负荷，同时提高运算速度。
[0007]一个优选方案是，所述ADC采集模块还包括RDATA寄存器和AHB接口，所述RDATA寄存器经AHB接口与所述数字信号输入模块连接，所述步骤S3包括以下细分步骤：S3.1、所述过采样器得出的数据输送至所述RDATA寄存器；S3.2、所述数字信号输入模块读取所述RDATA寄存器的数值 。
[0008]一个优选方案是，所述提高ADC采样分辨率的方法还包括数字滤波模块，所述数字滤波模块包括依次连接的并行数据寄存器、通道复用器、积分器、若干滤波器以及数据存储器，所述数据存储器与所述数字信号输入模块连接，所述步骤S3还包括以下细分步骤：S3.3、所述过采样器配置过采样率和右移位数，OSR = 1，RSHIFT = 0；S3.4、所述过采样器的输出数据输入所述并行数据寄存器，再经过所述通道复用器选择配置的通道进行数据处理，配置所述滤波器的类型，以及所述滤波器的过采样率、所述积分器的过采样率，在不超过硬件性能范围的情况，当提高后的分辨率不超过24位，根据配置所述滤波器的过采样和所述积分器的过采样可以提高到任一分辨率，当需要提高n位分辨率时，配置所述滤波器阶数为1，所述滤波器过采样率为X，所述积分器过采样为Y，在一阶所述滤波器的情况下使得所述滤波器的过采样数和所述积分器的过采样数满足：X*Y = 2^n(n为需要提高的分辨率位数)即可；S3.5、所述滤波器和所述滤波器得出的数据输送至所述数据存储器；S3.6、所述数字信号输入模块读取所述数据存储器的数值。
[0009]一个优选方案是，所述数字滤波模块还包括右移位计数寄存器，配置所述滤波器阶数和过采样率的数据传输至所述右移位计数寄存器，至所述右移位计数寄存器输出数据给所述数字信号输入模块，所述步骤S3.3还包括以下细分步骤：S3.3.1、所述过采样器的输出数据输入所述并行数据寄存器，再经过所述通道复用器选择配置的通道进行数据处理，配置所述滤波器的类型，以及所述滤波器的过采样率、所述积分器的过采样率，当需要提高n位分辨率时，配置所述滤波器阶数为1，所述滤波器过采样率为X，所述积分器过采样为Y，在一阶所述滤波器的情况下使得所述滤波器的过采样数和所述积分器的过采样数满足：X*Y = 2^n(n为需要提高的分辨率位数)即可；S3.3.2、配置所述滤波器的阶数和过采样率的数据经过所述右移位计数寄存器进行右移，当提高后的分辨率为M位，且M>24，所述右移位计数寄存器需要右移K位，K=M
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24；S3.3.3、所述数字信号输入模块读取所述右移位计数寄存器的数值。
附图说明
[0010]图1是本专利技术中方法一的结构框图；图2是本专利技术中方法二的结构框图；图3是本专利技术中方法一的流程图；图4是本专利技术中方法二的流程图；图5是本专利技术中方法一的原理框图；图6是本专利技术中方法二的原理框图。
具体实施方式
[0011]本实施例一：如图1、图3以及图5所示，本专利技术应用在模拟信号输出模块1、ADC采集模块2以及数字信号输入模块3，其特征在于，所述ADC采集模块2包括依次连接的模拟输入通道、ADC数据转换器以及过采样器，所述方法包括以下步骤：S1、所述模拟信号输出模块1输出电压信号，经过配置的所述模拟输入通道传输至所述ADC数据转换器；S2、所述ADC数据转换器将输入的模拟电压大小转换为一个数字，进而传输给所述过采样器；S3、所述过采样器配置过采样率OSR和右移位数RSHIFT，进行提高分辨率操作，可根据OSR = 4^N，RSHIFT = N/2来配置，其中，N指的是分辨率提高的位数，N的最大值需要根据所述ADC数据转换器的芯片而定，所述数字信号输入模块3根据输出数据的结果，得到提高分辨率后的外部电压的大小。
[0012]在本实施例中，所述ADC采集模块2还包括RDATA寄存器和AHB接口，所述RDATA寄存器经AHB接口与所述数字信号输入模块3连接，所述步骤S3包括以下细分步骤：S3.1、所述过采样器得出的数据输送至所述RDATA寄存器；S3.2、所述数字信号输入模块3读取所述RDATA寄存器的数值。
[0013]在本实施例中，如采用14位的ADC，要提高2位分辨率，输出的数据达到16本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高ADC采样分辨率的方法，所述方法应用在模拟信号输出模块（1）、ADC采集模块（2）以及数字信号输入模块（3），所述ADC采集模块（2）包括依次连接的模拟输入通道、ADC数据转换器以及过采样器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、所述模拟信号输出模块（1）输出电压信号，经过配置的所述模拟输入通道传输至所述ADC数据转换器；S2、所述ADC数据转换器将输入的模拟电压大小转换为一个数字，进而传输给所述过采样器；S3、所述过采样器配置过采样率（OSR）和右移位数（RSHIFT），进行提高分辨率操作，可根据OSR = 4^N，RSHIFT = N/2来配置，其中，N指的是分辨率提高的位数，N的最大值需要根据所述ADC数据转换器的芯片而定，所述数字信号输入模块（3）根据输出数据的结果，得到提高分辨率后的外部电压的大小。2.根据权利要求1所述的一种提高ADC采样分辨率的方法，其特征在于，所述ADC采集模块（2）还包括RDATA寄存器和AHB接口，所述RDATA寄存器经AHB接口与所述数字信号输入模块（3）连接，所述步骤S3包括以下细分步骤：S3.1、所述过采样器得出的数据输送至所述RDATA寄存器；S3.2、所述数字信号输入模块（3）读取所述RDATA寄存器的数值。3.根据权利要求1所述的一种提高ADC采样分辨率的方法，其特征在于，所述提高ADC采样分辨率的方法还包括数字滤波模块（DFSDM），所述数字滤波模块（DFSDM）包括依次连接的并行数据寄存器、通道复用器、积分器、若干滤波器以及数据存储器，所述数据存储器与所述数字信号输入模块（3）连接，所述步骤S3还包括以下细分步骤：S3.3、所述过采样器配置过采样率和右移位数，OSR = 1，RSHIFT = 0；S3.4、所述过采样器的输出数据输入所述并行数据寄存器，再经过所述通道复用器选择配置的通道进行数据处理，配置所述滤波器...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鸿骏，兰德君，
申请(专利权)人：成都市运泰利自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：