Нелинейности внутреннего АЦП в STM32, STM32F103RET6 GH22S 9U Опции

[zWitCh]

И так работаю с контроллером STM32F103RET6 GH22S 9U (это полная маркировка, вдруг важно), работаю на частоте 72 МГц, и вот какая проблема, не зависимо от времени семплирования и настроек АЦП при подачи на вход плавно меняющейся функции (и сигнал с датчика температуры - терморезистора, так и просто источник опорного напряжения регулируемый пробовал) на выходи имеем нелинейности - ступеньки на определенных значениях, см. вложение.

И так поиск по интернету не дал ответа на вопрос что это и как исправлять (ну кроме смены процессора, просто неисправность камня я исключил так как попробовал на двух идентичных контроллерах), положение ступенек не зависит от напряжения, то есть при изменении опорного напряжения ступеньки остаются в тех же точках, хоть это уже другие напряжения, точки в которых есть ступеньки характерные, в них одновременно сменяется сразу много разрядов (отметил это на графике).



Сообщение отредактировал zWitCh - Feb 25 2014, 09:10

[zWitCh]

продолжил свои изыскания, взял я совершенно другую плату (на STM32F103RBT6):

проводами на один из входов подключил источник питания регулируемый, и начал плавно его регулировать попутно записывая все измерения (код программы тот же что и ранее), вот что вышло:

Вроде все хорошо, помехи и выбросы есть и на осциллограмме, они связаны с тем что источник плохой и длинными проводами подключен, но если рассмотреть участок вблизи моей злополучной точке "1023" то мы увидим все ту же проблему:


Тут хорошо видно что вблизи точки "1023" (значение выдаваемое АЦП) полностью отсутствуют значения в диапазоне от 1024 до 1048 и все они заменяются на мои 1023! Дальше я просто посмотрел а АЦП хоть когда либо выдает ли мне на выходе цифры в диапазоне 1024 - 1048, и выяснились что нет, на двух совершенно разных платах и немного разных процессорах...

Обнаружив такую особенность я достал старую добрую STM32-Discovery и запустил тот же код на ней, там все ок, таких особенностей работы АЦП не заметил...

[ViKo]

Вроде все хорошо, помехи и выбросы есть и на осциллограмме, они связаны с тем что источник плохой и длинными проводами подключен, но если рассмотреть участок вблизи моей злополучной точке "1023" то мы увидим все ту же проблему:
...
Обнаружив такую особенность я достал старую добрую STM32-Discovery и запустил тот же код на ней, там все ок, таких особенностей работы АЦП не заметил...

Так не в источнике питания ли дело? Что, если подать питание через дроссель, LC фильтр? Там помехи бегают...

[zWitCh]

Так не в источнике питания ли дело? Что, если подать питание через дроссель, LC фильтр? Там помехи бегают...

Интересные помехи которые распределены во всем диапазоне равномерно а в определенных точках отсутствуют и сигнал в них идеально гладкий, ну да ладно, пошел дальше в изысканиях, немного переписал код, теперь я просто считаю сколько раз я с выхода АЦП имею определенное значение, а на вход подал просто шум, ниже код и результат.

Код

uint16_t arr[4096], indx;

int main(void)
{

    uint32_t i;
    GPIO_InitTypeDef PORT;

    // Initialize USART1 (для рабочей платы)
    /*
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    AFIO->MAPR |= AFIO_MAPR_USART1_REMAP;
    PORT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    PORT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    PORT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOB, &PORT); //*/


    // Initialize USART1 (для стартика MINI_STM32_V3)
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    PORT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    PORT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    PORT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &PORT);


    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);


    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_ADC1EN, ENABLE);
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL;
    while (!(ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL))
    ADC1->CR1 |= ADC_CR1_SCAN;
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EXTSEL;
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EXTTRIG;
    ADC1->SQR3 |= (ADC_SQR3_SQ1_3|ADC_SQR3_SQ1_2|ADC_SQR3_SQ1_1|ADC_SQR3_SQ1_0); // вход AN15
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_SWSTART;
    while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC));
    _debug_print_str("\r\n *** TEST *** \r\n");

    while(1)
    {
        ADC1->CR2 |= ADC_CR2_SWSTART;
        while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC));

        indx = ADC1->DR;
        if(arr[indx] < 0x1FFF)
            arr[indx]++;
        if(arr[4090] > 100)
            break;
    }

    i = 4096;
    while(i--){
        _debug_print_num(i);
        _debug_print_str(";");
        _debug_print_num(arr[i]);
        _debug_print_str(";\r\n");

    }
    while(1);
}

И вот что мы имеем на выходе:


Тут отчетливо видно что есть значения которые АЦП на выходе не выдает никогда, я лично очень сомневаюсь что тот сигнал что я подавал на вход (шум), действительно имеет такие дырки (я его формировал крутя потенциометр в зад - перед раз 20, в конце выкрутил в крайнее положение и мой код отследил приход значений соответствующих крайнему положению и выдал результат в UART).