一种基于MPC5634的多路模拟信号采集方法

随着汽车对控制系统的要求和依赖性提高，AD采样的设计模块成为汽车控制器中重要的组成部分。AD采样的结果是汽车控制器控制执行器的依据，它的速率和精度在汽车控制中起着重要的作用。

本文主要介绍一种基于MPC5634的多路模拟信号采集方法，通过增强型直接内存访问(DMA)方式，自动在RAM和增强型队列式模数转换器eQADC模块之间转移数据，能高效和准确地完成对模拟信号的采集。

1 增强型队列式模数转换器eQADC模块

1.1 eQADC模块的结构

MPC5634的eQADC模块有两个可独立工作的ADC转换单元(ADC0和ADC1)，40路模拟通道(可扩展)，0~5V的转换范围，转换精度有8位、10位、12位三种精度可选，具有软件和硬件两种触发方式，采样方式有单次方式和连续方式等，ADC的工作时钟可达15MHz.速率和精度可以满足汽车控制器的要求。图1为eQADC模块的结构框图，显示了eQADC模块的主要组成部分。

图1 eQADC模块的结构框图

1.2 命令缓存CFIFO的工作机制

eQADC模块有6个命令缓存CFIFO,每个CFIFO有4个深度，CFIFO有单次扫描和连续扫描的操作模式，配置为不同的扫描模式时，CFIFO就有不同的触发机制。当配置为单次扫描模式时，每次会使存储于队列中的eQADC转换命令序列执行一次。当设置为连续扫描模式时，只要队列启动后，就可以持续的运行。数据的流程如图2所示。

图2 数据流程

1.3 eQADC的命令格式

eQADC有配置命令和转换命令两种命令格式。配置命令用于对eQADC模块进行初始化设置，像使能ADC模块单元，设置时钟分频因子，转换速率因子，使能DMA请求等;转换命令主要用于设置采集哪个通道，用哪个ADC模块单元转换，转换的结果放在6个结果缓存的哪一个里面，是否对采集的结果进行校正等。

2 增强型存储器直接访问(DMA)模块

DMA控制器是总线上的一个主机，能够在片内资源(Flash 、RAM和I/O外设等)以及片外资源之间传输数据。DMA有32个通道，在某个时刻只能有一个通道成为总线上的主机并进行数据传输。为了解决他们之间的冲突，DMA有两种可编程的优先级机制：固定优先级机制和轮询优先级机制。一旦一个通道成为主机，该通道将通过先读再写的操作方式，把数据从一个存储器地址传输到另一个存储器地址。每个DMA通道都有一个独立的传输控制描述符(TDCn)。

3 多路eQADC采样程序设计

在这次的设计中，数据的传输是通过DMA进行的。多路eQADC采样程序设计主要包括命令队列、结果队列的定义，eQADC的初始化，DMA初始化，触发CFIFO等。程序的设计流程如图3。

图3 程序流程

3.1 定义数组

本文中cQUEUE0[40]被定义为转换命令的存储数组，rQUEUE0[40]被定义为转换结果的存储数组。把所有通道的转换命令分别放在数组cQUEUE0[40]中，最后采集的结果分别放在数组rQUEUE0[40]中，这个可以随时读取rQUEUE0[40]中的数据被汽车控制器所用。

3.2 初始化DMA

TCD0对应于CFIFO0,TCD1对应于RFIFO0.由于本设计只要一个命令缓存CFIFO0和一个结果缓存RFIFO0就可以满足设计要求，故只用到一个CFIFO0,一个RFIFO0,以及与他们对应的TCD0和TCD1.设置TCD0:源地址为&cQUEUE0,目的地址为0xFFF80010,源地址偏移为4,传输的大小为32位，次要字节传输数NBYTES为2;主迭代数为40;设置TCD1:源地址为&rQUEUE0,目的地址为0xFFF80032,源地址偏移为4,传输的大小为16位，次要字节传输数NBYTES为2;主迭代数为40.

3.3 初始化eQADC

初始化转换命令的存储数组cQUEUE0[40],本设计是采用ADC0模块单元，12位精度，采用校正，一次采集40个通道的模拟量。配置eQADC的寄存器，时钟分频因子为2,使能DMA0,DMA1请求等。

3.4 校正寄存器的设置

本项目的芯片功能很强大，以前的校正都需要外面加硬件来校正采样结果，MPC5634自带的有校正功能，本项目采用的校正是这样的：ADC的初步转换结果将通过MAC单元来完成校正。MAC单元执行下列算法来进行校正：

Idealresult=GCCXADCresult+OCC+2 (1)

GCC为增益校正的常数，它是在寄存器ADCn_GCCR中定义的;OCC为偏移量校正常数，它在寄存器ADCn_OCCR中定义的。

GCCR与OCCR的值是需要计算来确定的。通过以下公式进行求解：

Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (2)

Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (3)

为了求出GCCR与OCCR的值，我们只需要两个通道的理想结果和实际的结果就行了，通道44和通道43的电压值分别对应0.25Vdd和0.5Vdd.而他们的实际结果可以采集到。因此，可以求出GCCR和OCCR的值。

3.5 使能DMA请求

设置使能DMA0和DMA1请求。

3.6 触发CFIFO0

设置CFIFO0为连续转换模式，这样就可以连续、持续地