STM32中的DFSDM應用介紹

小融一號

前言

STM32超低功耗系列中基于Cortex M4內核的STM32L4系列芯片內部集成了DFSDM數字濾波模塊，配合Σ-Δ器件的使用，可進行高精度、高速率的AD測量。這里就DFSDM做些基本介紹，并結合STM32L4 MCU做一個實例應用演示。

應用系統框圖

系統被分為兩部分：STM32外部的模擬前端Σ-Δ模塊和內置的數字部分DFSDM模塊。

       DFSDM是STM32產品內置的一個新的數字外設，通常搭配外部的Σ-Δ器件使用。可根據相應的應用選擇外部的模擬部分，進行測量、馬達控制等應用。模擬部分提供串行數據給DFSDM，DFSDM負責對數字信號進行處理。

        DFSDM數字部分集成了模擬看門狗、注入和常規轉換、靈活的觸發系統、中斷信號生成、極值檢測等。

Σ-Δ模塊

• 輸入模擬信號。
• 輸出1位或2位的快速串行數字信號，可達20MHz速率。
• 廣泛的廠商支持： ST, TI,Analog Devices。
  
  

DFSDM= Digital Filter for Sigma Delta Modulators

• 從Σ-Δ模塊接收串行數據
• 對接收到的Σ-Δ模塊數據進行濾波
• 最大24位的輸出精度
  
  

典型應用

• 電信號測量：電流、電壓等。
• 馬達控制
• 醫療應用
• 麥克風音頻
  
  

STM32 DFSDM架圖如下：

收發器

• 快速串行輸入(20MHz)
• SPI或曼切斯特編碼模式
• 時鐘生成
• 內部并行輸入
• 由CPU/DMA寫入的16位寄存器數據輸入
• 收發器提供串行連接到外部Σ-Δ模塊，支持SPI、曼切斯特協議。收發器也支持通過CPU或DMA寫入到DFSDM數據寄存器的內部16位并行數據輸入，
  
  

濾波器

• Sinc1，Sinc2，Sinc3，Sinc4，Sinc5，FastSinc內插濾波器，過采樣因子可達1024.
• 積分器過采樣因子可達1024
  
  

STM32 DFSDM應用框圖如下：

整個DFSDM模塊包含如下接口：

• 8個串行收發器
• 4個Sinc濾波器和積分器
• 4個輸出數據單元
• 4個模擬看門狗
• 8個短路檢測器
• 4個極值檢測器
• 8個并行數據進入寄存器
  
  

串行收發器

功能

• 從Σ-Δ模塊接收1位的串行數據，提供時鐘和數據給濾波階段，最大支持8個輸入串行通道。
  支持的協議
• 1線曼切斯特編碼
• SPI模式(時鐘和數據線)
• 上升沿、下降沿采樣
• 數據速率測量
• 時鐘缺失檢測
• 時鐘速率高達20MHz
• 串行輸入(時鐘和數據)通道的 DFSDM_DATINy和DFSDM_CKINy引腳可被重定向，通道重定向用于收集來自立體麥克風類型的PDM音頻數據，PDM立體麥克風具有時鐘和數據信號，數據通道提供左右聲道信息，左聲道進行時鐘上升沿采樣，右聲道進行時鐘下降沿采樣。
  
  

并行收發器

功能

• 從內部數據源接收16位的并行數據，并提供數據給濾波階段。多達8個并行通道。
  內部并行輸入數據源
• RAM數據后期處理
• 來自內部ADC的數據處理
• 來自被收集數據的后期處理數據
• CPU或者DMA提供數據到DFSDM輸入寄存器
  
  

利用STM32 DFSDM進行溫度測量的應用原理圖如下：

STPMS2是一個雙通道的二階Σ-Δ模塊，一個通道感知PT100的電壓，另一個通道感知PT100的電流。使用1秒定時器來觸發2個通道進行注入掃描轉換。PC7(DFSDM1_DATIN3)是通道3，時鐘為PC2(DFSDM1_CKOUT)。通道3測量PT100的電壓，通道2測量PT100的電流。

PT100溫度計算公式為：T = (PT100 – 100) / (0.385)，只要通過能夠測量出PT100的電壓和電流，就能計算出PT100電阻值，進而得到溫度值。

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aliyun

不錯，學習了

小融一號

aliyun 發表于 2017-5-2 22:31
不錯，學習了

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