嵌入式硬體之ADC/DAC
嵌入式硬體之ADC/DAC
寫在前面
這幾天在做一個寒假練項目，其中涉及到了音頻的處理，ADC、DAC再次進入到了我的視野，並引起了我新的思考。
1、初次相識
記得去年七月份，本科畢業剛離校，就到研究生學校這邊打雜，導師讓我參與了一個小項目，那個控制器電路中有一個讓我印象很深的的電路——ADC取樣電路。
這個電路目的很簡單，就是讀出P35的AD取樣值，藉此來估算VDD的大小，進行監測。
它的模擬訊號就是電阻兩端的電壓，數字訊號是通過P35讀取到的數值，再根據相應的計算公式，就可以得出VDD的大小。
這裡是對模擬訊號——電壓的數模轉換。
其實對於AD轉換來講，大家從小都在接觸，比如家家戶戶都有的水銀溫度計。
利用水銀的熱漲冷縮原理，把人的體溫以具體的數值顯示出來。
再比如手機，大家用其播放音樂時，就是把比特流轉化成電壓訊號，再通過揚聲器播放出來。
再比如打電話時，不管是你這邊聽到聲音，又或者你的聲音被另一方聽到，其中都離不開ADC、DAC。
2、為什麼要有ADC/DAC？
萬事萬物的產生都是自有其道理，都有一種內在驅動力在驅動，那麼是什麼促成了ADC/DAC的出現呢？
大家都知道在我們的日常生活中有一種訊號叫——模擬訊號。比如上面提到的：溫度、電壓、電流、聲音等。
模擬訊號雖然很容易被人類接收，但有很多的缺點，比如很容易被各種「雜訊」影響，又比如很難去存儲和傳輸。
而數字訊號正好與其相反，不僅能大程度上隔絕外部的干擾，又便於存儲。
所以把模擬訊號轉化為數字訊號是為了更好的去處理和存儲。
3、ADC模數轉換器
ADC——Analog to Digital Converter
只要是轉換，就會有損耗，在ADC轉換期間，有些模擬訊號不可避免的會丟失。
舉例來說0~5V的電壓訊號，你可以取這個範圍的任意一個數值，你可以取到無數個數據，也就是說從理論上來講，模擬訊號的解析度是無限大的。所以訊號的丟失不可避免。
3.1模數轉換流程
首先對模擬訊號以特定的速率取樣；取樣之後，對其進行量化；量化後，對其進行二進位編碼。
所以你會看到，在晶片技術手冊上常有的一句話：我們的處理器ADC是幾位幾位的。
這裡的解析度用位數來表示，位數越多解析度越高，以2的n次方倍。
舉例來講，0~1V的電壓範圍，如果是3位的ADC，那麼1除以2的3次方等於0.125V，這就是這個ADC所能達到的精度。
上面那個0.125就表示ADC所能感受到的模擬訊號輸入的最小變化。
電壓值每變化0.125V的數值，如上圖橙色那條線，就會上升一個台階，以此對應一個二進位的數值。
以上便是ADC工作的流程：取樣、量化、編碼。
4、DAC數模轉換器
DAC——Digital to Analog Converter
通過數字比特流來產生模擬訊號。
因此對模擬訊號重構的精確度取決於DAC的解析度，12位的要好於3位的。
解析度、基準電壓和重構的時間是DAC的重要參數。
5、如何使用ADC/DAC？
如何使用ADC/DAC？其實很簡單。
因為現在大多的處理器都會內置相應的片上ADC/DAC，而且都是通過外部匯流排與處理器相連的，故外部介面也比較簡單，直接連接即可。如下圖所示。
再配置好相關的暫存器使能，按照晶片技術手冊的要求進行軟體設計。
