STM32 AD 采样时间如何确定？采样率指啥？ Datasheet 中采样率fs 的0.5 和1MHz是怎么算出来的?

Posted 2023-05-17

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32 AD 采样时间如何确定？采样率指啥？ Datasheet 中采样率fs 的0.5 和1MHz是怎么算出来的?相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

AD 采样时间如何确定？以脉搏波为例：

脉搏波频率1-25HZ；根据采样定理：采样频率>2fmax

而STM32 的ADC 时钟频率范围：0.6MHz - 14MHz；采样时间根据寄存器可设置为：1.5，.....239.5 个时钟周期；

问题：
1、 ADC 采样时间是否固定这几个值？
2、若是这几个值，根据ADC 的时钟范围,
可算出：最大的采样时间 = 239.5 *（1 /0.6MHz）; 即最小的采样频率=0.6MHz / 239.5 = 250.52Hz ；

对于脉搏波来说，这个采样频率是否合适？（而且上面参数都是在极限条件取值，精度不高？）

此时的总的转换时间 Tconv = （239.5+12.5）*（1/0.6MHz) = 0.0042s = 4.2 ms ; 对于逐次比较式AD（us级）来说是否可惜？

系统固化的是这几个采样周期，但是周期值是随频率范围而变的。一边的采样取尽量大的周期吧，那样采样准确度更好些，我都采用的239.5.脉搏应该没问题的吧参考技术A 大炮打蚊子啊....采样频率能搞就最好高点，没有害处的

嵌入式STM32+STM32CubeMX调试AD7606记录

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AD7606是16位多通道同步采样芯片，可以处理±10V和±5V的真双极性输入信号，并最大支持200kSPS的吞吐速率采样，特别适合于电力系统中正弦波电压电流的采样。
别看AD7606是64-LQFP的封装，多达64脚，但其配置、使用非常方便。AD7606不用通过读写寄存器进行工作状态的配置，直接通过外部引脚的上下拉来进行配置，一般工程应用中主要涉及以下几个配置：
1.基准源选择；
2.并行、串行通讯选择；
3.测量范围选择；
4.过采样选择。
由于项目中并不需要高达200kSPS的采样率，故选择了一定倍数的过采样、串行通讯方式（其实就是AD7606所谓从机的SPI通讯）。以上4个配置全都是通过控制AD7606的外部引脚高低电平来实现的，因此可以在画板时通过上下拉定死，也可以在画板时将相应的配置引脚连接单片机的GPIO口，从而可以根据实际使用需要进行灵活配置。
关于以上四个配置，AD7606数据手册上已经做了明确说明，在此不做赘述：

无论使用过固定电平的方式，还是单片机GPIO口控制电平的方式配置好AD7606的工作状态后，就可以编程驱动其进行采样的。由于其工作模式为拉低CONVST引脚，转换期间BUSY引脚置高，转换完成后BUSY引脚拉低，此时可以通过串口从AD7606中读取转换结果，时序图如下所示：

因此，一种合理的驱动方式为:通过定时器产生一定频率、一定占空比的PWM来驱动CONVST引脚进行稳定的周期转换，并将BUSY引脚连接至单片机的一个外部下降沿中断，在中断中进行串口读数据。
那么对于单片机，需要用到3个基本外设：
1.定时器；
2.外部中断；
3.SPI
对于STM32系列的单片机，通过STM32CubeMX配置好这几个外设后，就可以完成AD7606的驱动了，下面对这三点进行一一说明。

一、定时器PWM的产生

比如我需要6400SPS的采样率，即一秒采样6400次，那么我需要产生6400Hz的PWM信号，而占空比的设置要结合AD7606手册中的t2来设置。

理想中产生的PWM波形应该像下图一样，一开始为高电平，定时器计数达到比较值后反转为低电平，而这个窄窄的低电平就是AD7606的转换开始信号，其低电平时间要大于25ns。

因此，在STM32CubeMX中选一个定时器，并将其中一个通道配置为PWM模式，如下图

然后对PWM的频率及占空比进行设置，如下图所示。由于我在时钟树设置时设置了160MHz的主频，那么挂载在AHB1上的TIM3默认运行主频为80MHz。故在第一个红框处进行100分频后，设置向上计数125次为一个PWM周期，那么其频率就是80MHz/100/125=6400Hz。
而对于占空比，通过下边红框进行设置，设置为124，且极性为高电平。124从何而来？刚刚已经配置了PWM的频率为6400Hz了，那么其周期为1/6400=156.25us，而这156.25us又被分成了刚刚配置的125个小段，那么当占空比设置为124时，将有124个小段输出高电平，最后一个小段极性反转成低电平。其低电平时间即为156.25us/125=1.25us，满足手册中大于25ns的要求。这样一来，该引脚就可以按输出上图所示的PWM了。

二、外部中断的捕获

这个比较简单，选择一个引脚，如下图配置为外部中断。

然后到configuration中配置其为下降沿触发即可。

三、SPI

SPI的配置也较为简单，需要注意四点：
1.SPI的工作模式；
2.数据大小；
3.时钟信号速率；
4.结合AD7606手册中的时序。
如图配置SPI2，使用软片选，即随便选一个GPIO口为推挽输出作为CS引脚，在需要SPI通讯前进行下拉，通讯完进行上拉即可。

在configuration中做如下配置。因为AD7606一次传输16位数据，且高位在前，故配置为16bits、MSB；

同时，根据下图所示的串行读取数据操作可看出，SPI的SCLK工作在空间高电平，在sclk第一个边沿读取数据的模式，故配置CPOL为high，CPHA为1 Edge。

至于Baud Rate，此处也不能乱配置，要根据AD7606手册中的说明配置，不得高于手册中各驱动电压下的最大速率即可。

另一个需要注意的点是t18，以为拉低CS后不能马上进行SPI读取，需要等待以下时间后才可以。对于160MHz主频来说，一个时钟周期为1/160MHz=6.25ns，故在拉低CS后，需要__NOP() 5~6次后方可进行SPI读取。