.. _sdm: SDM ====== 概述 --------- SDM示例工程演示了SDM外设的对Sigma-Delta调制器输出的数据流进行数据采样和幅值检测的功能。 主要特性 -------- - 信号输入接口： - 4组独立的CLK和DAT信号输入 - 每组CLK/DAT可独立配置采样模式 - 支持多种采样模式： - Mode 0: MCLK上升沿采样 - Mode 1: MCLK上升沿和下降沿采样 - Mode 2: Manchester编码模式 - Mode 3: MCLK下降沿采样 - Mode 4: 每2个MCLK上升沿采样 - Mode 5: 每2个MCLK下降沿采样 - 数据滤波器(PCM_CIC)： - 支持4种滤波器类型： - Sinc1 (1阶) - Sinc2 (2阶) - Sinc3 (3阶) - SincFast (2阶快速) - 可配置过采样率(1-256) - 内置16深度32bit宽度FIFO - 支持同步采样 - 支持掩码控制（指定版本） - 可选时间戳输出功能（指定版本） - 幅值检测器(AMP_CIC)： - 同样支持4种滤波器类型 - 独立的幅值监测通道 - 支持高/低门限检测 - 支持过零检测 - 可配置过采样率(1-32) - 实时幅值输出 - 中断支持： - FIFO阈值中断 - 数据溢出中断 - 数据饱和中断 - 幅值超限中断 - 同步功能： - 支持TRGMUX触发输入 - 支持TRGMUX触发输出 SDM初始化 --------- - 相关结构体介绍： - `sdm_control_t` 结构体用于配置SDM的基本参数： .. code-block:: c typedef struct { uint8_t clk_signal_sync; /* 时钟信号同步配置 */ uint8_t data_signal_sync; /* 数据信号同步配置 */ bool interrupt_en; /* 中断使能 */ } sdm_control_t; - `sdm_channel_common_config_t` 结构体用于配置通道公共参数： .. code-block:: c typedef struct { uint8_t sampling_mode; /* 采样模式 */ bool enable_err_interrupt; /* 错误中断使能 */ bool enable_data_ready_interrupt; /* 数据就绪中断使能 */ } sdm_channel_common_config_t; - `sdm_filter_config_t` 结构体用于配置数据滤波器参数： .. code-block:: c typedef struct { uint8_t fifo_threshold; /* FIFO阈值 */ uint8_t filter_type; /* 滤波器类型 */ uint16_t oversampling_rate; /* 过采样率 */ bool output_32bit; /* 32位输出使能 */ uint8_t sync_source; /* 同步源选择 */ /* 其他参数省略 */ } sdm_filter_config_t; 数据滤波器配置 -------------- - 初始化函数API： .. code-block:: c void sdm_init_module(SDM_Type *ptr, sdm_control_t *control); void sdm_config_channel_common_setting(SDM_Type *ptr, uint8_t ch_index, sdm_channel_common_config_t *config); void sdm_config_channel_filter(SDM_Type *ptr, uint8_t ch_index, sdm_filter_config_t *filter_config); - 示例： .. code-block:: c /* SDM基本初始化 */ sdm_control_t control = { .clk_signal_sync = 0xf, .data_signal_sync = 0xf, .interrupt_en = true }; sdm_init_module(HPM_SDM, &control); /* 配置通道采样模式 */ sdm_channel_common_config_t ch_config = { .sampling_mode = sdm_sampling_rising_clk_edge, .enable_err_interrupt = true, .enable_data_ready_interrupt = true }; sdm_config_channel_common_setting(HPM_SDM, channel, &ch_config); /* 配置数据滤波器 */ sdm_filter_config_t filter_config; sdm_get_channel_default_filter_config(HPM_SDM, &filter_config); filter_config.filter_type = sdm_filter_sinc3; filter_config.oversampling_rate = 256; sdm_config_channel_filter(HPM_SDM, channel, &filter_config); 幅值检测器配置 -------------- - 配置函数API： .. code-block:: c void sdm_config_channel_comparator(SDM_Type *ptr, uint8_t ch_index, sdm_comparator_config_t *cmp_config); - 示例： .. code-block:: c /* 配置幅值检测器 */ sdm_comparator_config_t cmp_config; sdm_get_channel_default_comparator_config(HPM_SDM, &cmp_config); cmp_config.high_threshold = threshold; cmp_config.en_high_threshold_int = true; cmp_config.filter_type = sdm_filter_sinc3; sdm_config_channel_comparator(HPM_SDM, channel, &cmp_config); 数据传输 -------- - 数据读取API： .. code-block:: c int32_t sdm_get_channel_fifo_data(SDM_Type *ptr, uint8_t ch); int16_t sdm_get_channel_fifo_16bit_data(SDM_Type *ptr, uint8_t ch); uint16_t sdm_get_channel_comparator_data(SDM_Type *ptr, uint8_t ch); - 示例： .. code-block:: c /* 读取32位滤波数据 */ int32_t data = sdm_get_channel_fifo_data(HPM_SDM, channel); /* 读取16位滤波数据 */ int16_t data = sdm_get_channel_fifo_16bit_data(HPM_SDM, channel); /* 读取幅值检测结果 */ uint16_t amplitude = sdm_get_channel_comparator_data(HPM_SDM, channel); 同步采样 -------- - 同步采样配置： 1. 选择同步信号源 2. 配置TRGM模块连接 3. 使能同步功能 - 示例： .. code-block:: c /* 配置同步采样 */ filter_config.sync_source = sync_src; filter_config.fifo_clean_on_sync = 1; filter_config.wtsyncen = 1; filter_config.wtsynaclr = 1; sdm_config_channel_filter(HPM_SDM, channel, &filter_config); /* 配置TRGM连接 */ trgm_output_update_source(TRGM, output_index, input_src); 示例工作流程 ------------ 本示例提供了四种工作模式演示： 1. 轮询模式采样 配置步骤： - 初始化SDM模块，配置时钟和数据同步 - 配置通道采样模式为上升沿采样 - 配置数据滤波器： * 选择Sinc3滤波器类型 * 设置过采样率为256 * 配置32位数据输出 - 使能SDM通道 - 轮询方式读取数据： * 等待数据就绪标志 * 从FIFO读取采样数据 * 将数据转换为电压值显示 2. 幅值检测模式 SDM使用幅值监测通道监测电压超限事件。设置幅值检测的高电压阈值为SDM_AMPLITUDE_HIGH_THRESHOLD，当输入模拟电压由小于阈值的情况增大到超出阈值时，触发错误中断。 配置步骤： - 初始化SDM模块，配置时钟和数据同步和使能总中断功能 - 配置通道采样模式为上升沿采样和使能错误中断(赋值超限) - 配置幅值检测器： * 选择Sinc3滤波器类型 * 设置过采样率 * 配置高电压阈值（240mV） * 使能高电压阈值中断 - 使能SDM通道 - 等待幅值超限中断： * 中断处理中读取幅值 * 显示超限电压值 * 停止采样并清除中断标志 3. 中断模式采样 配置步骤： - 初始化SDM模块，配置时钟和数据同步和使能总中断功能 - 配置通道： * 采样模式为上升沿采样 * 使能错误中断和数据就绪中断 - 配置数据滤波器： * 选择Sinc3滤波器类型 * 设置过采样率为256 * 使能FIFO功能和阈值 - 使能SDM通道 - 中断处理流程： * FIFO达到阈值触发中断 * 读取FIFO中的数据 * 达到指定数据量后停止采样 4. 同步信号采样模式 本例中使用GPTMR输出通过TRGMMUX配置连接到SDM的同步输入信号，当GPTMR的输出信号上升沿时触发SDM的同步事件。 SDM会根据同步信号进行采样，当同步事件发生时，SDM开始采样数据进入FIFO；当FIFO中的数据达到预设的阈值时，SDM会触发数据有效中断去读取数据，并且硬件会清除同步事件标志，停止继续采样直到下一个同步事件发生。 配置步骤： - 初始化SDM模块，配置时钟和数据同步和使能总中断功能 - 配置SDM通道： * 采样模式为上升沿采样 * 使能错误中断和数据就绪中断 - 配置数据滤波器： * 选择Sinc3滤波器类型 * 设置过采样率为256 * 使能FIFO功能和阈值 * 选择同步信号源 * 使能同步采样功能 * 使能FIFO自动清除 * 使能数据就绪自动清除同步标志 - 使能SDM通道 - 配置GPTMR产生同步信号： * 设置4秒周期 * 配置50%占空比 - 配置TRGM模块： * 将GPTMR输出连接到SDM同步输入 - 同步采样流程： * 等待同步事件触发 * FIFO达到阈值后读取数据 * 自动清除同步标志 * 等待下一次同步事件 硬件设置 ----------- 请参考具体开发板 :ref:`引脚描述 ` 部分的描述。 根据开发板是否板载AD采样芯片，采用不同的接线方式： - 无板载AD采样芯片： - 需外接采样芯片 - 将采样芯片的CLK和DAT引脚连接到板上SDM的CLK和DAT引脚 - 有板载AD采样芯片： - 直接将模拟信号接入采样芯片输入接口即可 注意事项 ----------- 1. 本示例中提供了适用于AD7400、NSI1306等Sigma-Delta调制器(Full-scale ±320 mV)的输入电压与输出数值的转换公式， 如使用不同类型Sigma-Delta调制器请检查转换公式。 2. 同步采样时需注意： - 同步事件后的前几个采样可能不准确，建议忽略 - 不同滤波器类型需忽略的采样点数不同： * Sinc1: 0个 * Sinc2: 1个 * Sinc3: 2个 * SincFast: 2个 3. 16位数据输出模式下需要注意： - 需要配置合适的移位值以避免数据溢出 - 不同滤波器类型和过采样率下的输出范围不同 运行现象 ----------- 运行工程后，通过串口可以看到菜单界面，输入相应数字可以执行不同的测试功能： .. code-block:: console sdm example ********************************************************************* * * * SDM Example Menu * * Please enter one of following SDM function test(e.g. 1 or 2 ...): * * 1 - SDM sample data in polling mode * * 2 - SDM amplitude threshold check * * 3 - SDM sample data in interrupt mode * * 4 - SDM sample data with sync signal * * * ********************************************************************* 每种模式下会显示相应的测试结果，包括采样电压值或检测到的超限情况。 1. SDM sample data in polling mode ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ SDM轮询数据有效标志并从FIFO中读出采样数据。 .. code-block:: console Selected option: 1 sdm sample data in polling mode. 203.57mV 203.17mV 203.31mV 203.14mV 203.01mV 203.28mV 203.17mV 203.05mV 203.19mV 203.21mV 203.02mV 203.19mV 203.43mV 203.17mV 203.29mV 203.24mV 2. SDM amplitude threshold check ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ SDM使用幅值监测通道监测电压超限事件。设置幅值检测的高电压阈值为SDM_AMPLITUDE_HIGH_THRESHOLD，当输入模拟电压由小于阈值的情况增大到超出阈值时，触发错误中断。 .. code-block:: console Selected option: 2 Set amplitude high threshold 240mV sdm channel comparator detected amplitude over the high threshold voltage: 253.75mV 3. SDM sample data in interrupt mode ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ SDM使用FIFO的数据有效标志进行采样，当FIFO中的数据达到预设的阈值时，SDM会触发数据有效中断，中断中读取数据，当读取的数据数目达到TEST_DATA_COUNT时停止继续采样。 .. code-block:: console Selected option: 3 sdm sample data in interrupt mode. 203.39mV 203.08mV 202.96mV 202.87mV 202.85mV 202.86mV 202.86mV 202.84mV 202.81mV 202.88mV 203.01mV 203.23mV 203.08mV 202.97mV 202.92mV 202.97mV 4. SDM sample data with sync signal ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 本例中使用GPTMR输出通过TRGMMUX配置连接到SDM的同步输入信号，当GPTMR的输出信号上升沿时触发SDM的同步事件。 SDM会根据同步信号进行采样，当同步事件发生时，SDM开始采样数据进入FIFO；当FIFO中的数据达到预设的阈值时，SDM会触发数据有效中断去读取数据，并且硬件会清除同步事件标志，停止继续采样直到下一个同步事件发生。 .. code-block:: console Selected option: 4 sdm sample data with sync signal. 1 time 203.88mV 203.84mV 203.90mV 203.87mV 203.91mV 203.92mV 203.85mV 203.85mV sdm sample data with sync signal. 2 time 203.90mV 203.96mV 203.97mV 203.93mV 203.94mV 203.86mV 203.89mV 203.90mV sdm sample data with sync signal. 3 time 203.94mV 204.03mV 203.97mV 203.91mV 203.89mV 203.87mV 203.93mV 203.97mV sdm sample data with sync signal. 4 time 203.93mV 204.13mV 204.14mV 204.16mV 204.17mV 204.13mV 204.14mV 204.12mV