KLxx系列实验问题

zhjb1

本讨论针对MKLxxZ128xxx系列的芯片做的一些测试和实验，目的是为了弄明白Freescale——老外们[也许是国人在函数编程上的一些思路——因为函数的嵌套太多以致让人想完全弄明白则必须就是用这款芯片——这不是在设计和选芯时的好方法，有时会丢了大量的客户！！！]，此外弄明白ADC的可用性也是实用中的必须。
1.adc的测试函数
ADC是MCU应用中最主要的一个模块，看了手册和函数：对应的有MKL_adc.h和MKL_adc.c。一大堆DRV中只找到两个不同的，也只是稍微有点差别。参照手册和函数，一个定义了adcInit()，另一个多了个adcInit1()；一个里定义了中断ADC0_IRQHandler(void)，另一个没有定义中断；一个里多了一种中断采样的方法trigger_adc(void)，两者都有adcGetUint(void)函数。
参照手册和次函数没有弄明白如何同时开通ADC0+-~ADC3+-共8个通道的采样方法。尝试按照按例函数编写了一个，结果ADC1就是不执行——就是这个函数while ((ADC0_SC1(1) & ADC_SC1_COCO_MASK) != ADC_SC1_COCO_MASK);不发生采样结束的置1信号，因此他在这里不动了。而在许多其他的MCU中，仅仅需要写明开那个ADC通道，采用for循环，一下就搞定了。无奈只好册1路ADC，看看这16位ADC的效果如何。
2.试验方法
定义一个adc[5]5个的数组，0~3存放1~4次采样的结果，adc[4]存放4次的平均值。程序简单，直接用for循环采样，完成4次后结果送到LCD显示5组数据。
3.结果
为了可靠，测试结果分送串口给PC模拟串口显示和LCD显示，发现奇怪的问题：
连续4次采样，第一次的误差非常非常大，为了验证，程序改为先测1个数据，而后循环采样4个，再计算后4个平均值，结果如下：
First 39130
73031
95912
105353
10931
VG: 9590
First 41150
74831
94842
102963
10519
AVG: 9445
First 39650
76731
93532
102503
10434
AVG: 9427
可以看出，首次采样的数据居然是后4次平均值误差近3千mv，可以看出一次比一次高？但从第二次开始的数据已经相差不太大了。
4.分析
分析带有明显的个人成分，仅供参考和讨论。
KL系列的ADC远不如XS128系列的和MKxx系列的芯片。记的在参加Freescale赛车时用的ADC采样，只是用LQ[龙丘]的原始主板采用跳线的方式做的ADC采样，忽略的信号在50mV以内——算法中，每次采样的数据在50mV算是没有变化。而KL系列的就不行了，好像需要千mV+的忽略——同样没有采用平均算法——为了快速响应。当然有规可循吗？答案是有的，如果都是首次采样比较他们的差别在百mV左右，如果在做上短时间常数的滤波电路应该能降到百mV以内的。
比较其他品牌的ADC得出的结论是：同样是ARM级别的，新唐的M0，M4；Freescale的M4，还有其他的8~16位的MCU比如C8051F350，F060，AduC834、TiMSP430F系列的带有16位或24位的ADC都比KL的误差小。当然漏了PIC的廉价型MCU PIC16FxxxA，这些12位的ADC直接连线测试，稳定在+-1个字之间。
如果想采用这款KL的MCU做ADC测试，建议丢失前1~3组采样数据，从后边几组开始取平均值，应该比较可靠的。
补充测试如下[丢失1~3个数据]：
丢失2组 丢失3组
F 12438 F 14125
0 10886 0 11284
1 10944 1 10909
2 10818 2 10884
3 10944 3 10821
A 10898 A 10974
F 12126 F 17617
0 10690 0 13084
1 10576 1 11761
2 10861 2 11087
3 10682 3 11140
A 10702 A 11768
F 12241 F 17489
0 10537 0 13024
1 10730 1 11635
2 10624 2 11004
3 10683 3 10880
A 10643 A 11635
上述数据，F表示丢失数据的最后一个，比如丢失2个，F表示第2个；A表示0~3数据的平均；测试结果是丢失2个数据后的连续数据比较接近，再多丢就又出现大幅波动。
按照丢失前两个数据而后采样4个平均这样的结果还是可以的，误差在百mV左右，远小于千mV+了。当然必要的滤波处理是必须的——手册上建议焊接821P电容1个。

我知道答案 目前已有8人回答

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Americ

严重支持！ 过几天我也做下测试，发上来

cxtarm

这个误差应该和硬件本身的关系不大，我用KL03 12位分辨率的ADC做温度采集，精度和准确度可以达到0.1度。而且使用的是内部1.2v参考电压. 测试过十多个不同的板子，一致性非常好。
不过，使用的KSDK1.2

下面是部分数据截图，3个不同设备

zhjb1

cxtarm 发表于 2016-2-20 19:33
这个误差应该和硬件本身的关系不大，我用KL03 12位分辨率的ADC做温度采集，精度和准确度可以达到0.1度。而 ...

很好的讨论。问题的基点不一样，不清楚您是多少mV换算成1度，还是采用差分ADC方式。我没有做数据转换，直接显示数据结果。我尝试外接了1个104p无极性电容，误差可以缩小到百个以内[0~65536-16位ADC]，如果我拿PIC的基本MCU——PIC16F873A的12位采样——同样没有外加如何补偿滤波电路，那可是0~1023中的几乎任意值都在个位稳定不变。只是针对KL——手中有KL16和KL26这两款做的实验。如果有时间，我可以将我手中所有的8,16,32位和ARM0,3,4,7,9都做一个相同的实验—— 各自ADC的单口采样——不加任何补偿电路列一个表。我想，KL不会在前边，中间的位置怕都站不住。
但如果数字滤波，在取样100次后的平均到不知道数据如何，以后实验数据说话吧。谢谢您的讨论。额外说一下，不知道在专用MCU网站上讨论多种MCU的性能比较是否会影响本网站，请教小七和网友。

cxtarm

zhjb1 发表于 2016-2-21 10:23
很好的讨论。问题的基点不一样，不清楚您是多少mV换算成1度，还是采用差分ADC方式。我没有做数据转换，直 ...

我是通过高精度PT100热敏电阻实现的测温。要求测量范围是 -40 ~ 65度
使用的内部参考电压，1.2V
KL03只有单端模式，没有差分模式
如果换算成电压，应该不到20mV就可以换算成1度了，我可以实现0.1度的精度，也就是说电压采样误差也就是2mv左右

cxtarm

zhjb1 发表于 2016-2-21 10:23
很好的讨论。问题的基点不一样，不清楚您是多少mV换算成1度，还是采用差分ADC方式。我没有做数据转换，直 ...

另外，我是单次采样，硬件4次平均

zhjb1

cxtarm 发表于 2016-2-21 17:35
另外，我是单次采样，硬件4次平均

这个电路设计的相当不错了，只是采样速度慢了点。我是浙江采样压到约百次/每秒，误差也非常大，如果忽略掉低4位，当12位用，大约上下几个字的跳吧，如果降低到每秒几次[没有具体计算]大约属于整体误差，大约连续数十个数据采样结果在2~3个不同数据，这3个数据的误差在几十左右，但没有乱蹦的现象[16位]。我更关心的是高速采样，一般能达到手册SPS的80%或以上，100%最好。谢谢

cxtarm

zhjb1 发表于 2016-2-22 09:32
这个电路设计的相当不错了，只是采样速度慢了点。我是浙江采样压到约百次/每秒，误差也非常大，如果忽略 ...

首先我单次采样不代表就是低速采样，只是我的应用中不需要那么多数据。
其次根据我的配置，四次硬件平均的情况下，采样速度可以达到100K，我调试程序的时候试过，
也就是说采样速度可以达到400K，我不认为这个速度是低速。

zhjb1

cxtarm 发表于 2016-2-22 10:07
首先我单次采样不代表就是低速采样，只是我的应用中不需要那么多数据。
其次根据我的配置，四次硬件平均 ...

关于硬件问题不与你争辩，无意义。玩单片机比的首先是硬实力——相同的外设条件下，手册的最大SPS，和手册建议最佳SPS下的测试。软件解决问题才是玩家的目标——无论是多次平均，还是软件滤波，或是其他概率取中，...。因为有些工程必须选用xxx芯片，即便是项目主管或总监或顾问无一例外，建议只是在选型时期有意义。顺便说一下，上述的测试是在KL16Z128上做的。在本网得到的板子KL26Z128上的测试比这个好的多——电位器含在板子上，已有退偶电容了。