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STM32单片机硬件关键基础精华及注意事项

 beginnow1 2017-11-04


消除影响ADC精度的因素(1)

  1、ADC模块自身的误差

  积分线性误差(ILE)和微分线性误差(DLE)依赖于ADC模块的设计,校准它们是困难的。进行多次转换再做平均可以减小它们的影响。偏移和增益误差可以简单地使用ADC模块的自校准功能补偿。

  2、电源噪声,尤其是开关电源(SMPS)的高频噪声

  线性稳压器具有较好的输出。强烈建议在整流输出端连接滤波电容。如果使用开关型电源,建议使用一个线性稳压器为模拟部分供电。建议在电源线和地 线之间连接具有良好高频特性的电容,即在靠近电源一端应放置一个0.1μF和一个1~10μF的电容。每一对VDD和VSS管脚都需要使用单独的去藕电 容。VDDA管脚必须连接到2个外部的去藕电容器(10nF瓷介电容+1μF的钽电容或瓷介电容)对于100脚和144脚封装的产品,可以在VREF+上 连接一个外部的ADC的参考输入电压,从而改善对输入低电压的精度。

  消除影响ADC精度的因素(2)

消除影响ADC精度的因素

消除影响ADC精度的因素(3)
 

 

  1、电源输出不稳,随负载变化

  ADC模块使用VREF+或VDDA作为模拟参考,数字数值的输出是这个参考电压与模拟输入信号的比值,VREF+必须在各种负载情况下保持稳定。可以使用诸如LM236作为VREF+的参考电压,这是一个2.5V的电压参考二极管

  2、模拟输入信号的噪声

  平均值方法:适合处理不频繁变化的模拟输入信号,增加一个外部滤波器消除高频噪声。

  3、将最大的信号幅度与ADC动态范围匹配

  选择参考电压(仅适合于具有VREF+引脚的产品),使用一个外部的前级放大器。

  4、I/O引脚间的串扰(临近数字信号的翻转)

  模拟信号线的周围布置地线产生屏蔽,能有效地减小串扰干扰噪声。

  消除影响ADC精度的因素(4)


消除影响ADC精度的因素

VDD与VDDA的处理

  供电引脚

  STM32共有7种封装规格,共有多组VDD/VSS引脚,以及一组VDDA/VSSA引脚。

STM32共有7种封装规格,共有多组VDD/VSS引脚,以及一组VDDA/VSSA引脚

  尽管所有VDD和所有VSS在内部相连,在芯片外部仍然需要连接上所有的VDD和VSS。因为导线较细,内部连接负载能力较差,抗干扰的能力也较差,如果漏接VDD或VSS,容易造成内部线路损坏,同时抗干扰能力下降。

  VDD与VSS的去藕电容

  每对VDD与VSS都必须在尽可能靠近芯片处分别放置一个10nF~100nF的高频瓷介电容。在靠近VDD3和VSS3的地方放置一个4.7μF~10μF的钽电容或瓷介电容。

每对VDD与VSS都必须在尽可能靠近芯片处分别放置一个10nF~100nF的高频瓷介电容

VDD与VDDA的关系

 

  VDDA为所有的模拟电路部分供电,包括:

VDD与VDDA的关系

  ADC模块,复位电路,PVD(可编程电压监测器),PLL,上电复位(POR)和掉电复位(PDR)模块,控制VBAT切换的开关等。即使不 使用ADC功能,也需要连接VDDA,强烈建议VDD和VDDA使用同一个电源供电。VDD与VDDA之间的电压差不能超过300mV,VDD与VDDA 应该同时上电或调电。

  供电方案

供电方案

  如何达到最优功耗水准

  低功耗模式

如何达到最优功耗水准

I/O引脚的处理

 

  1、如果需要减小I/O端口的电流消耗,可以根据具体情况配置I/O端口的状态:

  输入端口????配置为浮空输入,带外部上拉的输出端口????配置为推挽输出并输出’1’,,带外部下拉的输出端口????配置为推挽输出并输出’0’。

  2、未用的内部外设:

  保持为关闭和默认的复位状态:

  不要进行重映射,复位寄存器RCC_APB1RSTR和RCC_APB2RSTR。关闭对应的时钟,时钟使能寄存器:RCC_AHBENR、RCC_APB2ENR和RCC_APB1ENR。

  进入SLEEP模式的省电操作

  1、为了降低系统功耗,进入SLEEP模式时,执行如下操作流程:

  关闭无需等待中断或事件的外设时钟;设置进入机制(Sleep-Now或Sleep-on-Exit);设置系统进入SLEEP模式。

  2、退出睡眠模式的方式:

  WFI(等待中断),可由任一外设中断触发,WFE(等待事件),可由任一外设事件触发。

  进入STOP省电模式的操作

  为了降低系统功耗,进入STOP模式的操作流程:

  关闭设置为普通IO功能的GPIO口时钟;

  关闭已开启时钟的外设的使能位(尤其是ADC、DAC、USB等带模拟模块的外设);

  关闭已开启时钟的外设的时钟;

  关闭预取缓冲区,并将Flash等待周期置为0;

  设置PWR_CR中LPDS位选择电压调节器的模式:

  正常模式:电压调节器处于正常供电状态;

  低功耗模式:可降低电压调节器自身的功耗,

  将MCU从STOP模式唤醒的时间有所增加;

  设置系统进入STOP模式。

  退出STOP省电模式的操作

  1、退出停止模式:

  以WFI进入时:任意外部中断线的中断;

  以WFE进入时:任意外部中断线的事件;

  不包括PVD和USB唤醒事件。

  2、从STOP模式恢复后,时钟的配置返回到复位时的状态(系统时钟为HSI),用户程序必须重新配置整个时钟系统,包括PLL。

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