解讀ADC_ETC
ADC_ETC配置靈活、可擴展性強，配合2個ADC可以完美勝任多次並行模擬量採樣的任務。雖然它是新外設，但是理解起來並不困難，從名字便可顧名思義：它就是一個ADC的控制器，操控ADC完成採樣並存儲採樣結果。
下面我們結合官方參考手冊中的結構圖來解讀。
圖1. ADC_ETC配合ADC工作的結構圖
圖1是ADC_ETC配合2個ADC工作的結構圖，其中以白色為底色的是屬於ADC_ETC的部分。
這張圖的信息量還是比較大的，我們挑出幾個關鍵點進行重點介紹：
► 有8組採樣控制隊列(Queue)，每個Queue通過配置可以有0~8個Chain。也就是說，整個ADC_ETC最多有64個Chain。
► Queue 0/1/2/3 只能操控ADC1，Queue 4/5/6/7隻能操控ADC2。
► 每個Chain都可以操控ADC對任意一通道完成1次採樣、保存1個採樣結果，在採樣完成後也可以選擇是否使能DONE0/DONE1/DONE2這3個中斷中的任意一個。
► 每個Queue對應1個觸發輸入(Trigger IN)。每次Trigger IN信號到來後，對應的Queue將從Chain0開始按順序連續執行所有的Chains，每個Chain之間可以預設間隔時間。
► 每個Trigger IN都可以通過XBAR鏈接到PWM的觸發信號，且Trigger IN之間可以共用同一個觸發源。
► 可配置Trigger IN/Queue的優先級，一共8個優先級。如果操控同一個ADC的Trigger IN/Queue同時被觸發，則先執行優先級高的，再執行優先級低的。
此外，ADC_ETC的觸發方式有兩種模式，如圖2所示：
► 異步模式(AsyncMode)：
Queue0/1/2/3分別由TRIG0/1/2/3觸發，Queue4/5/6/7分別由TRIG4/5/6/7觸發。
► 同步模式(SyncMode)：
Queue0/4，Queue1/5，Queue2/6，Queue3/7分別由TRIG0/1/2/3同時觸發。顯然，利用同步模式，可以方便地實現2通道模擬信號的同步並行採樣。
圖3. ADC_ETC全局控制寄存器
值得注意的是，在配置ADC_ETC初始化代碼時，一定要先按下面的步驟順序配置ADC_ETC全局控制寄存器(Global Control Register 如圖3)，之後才能操作ADC_ETC的其他寄存器。
① 單獨清零SOFTRST位，否則對其他寄存器的操作將無效。
ADC_ETC->CTRL &=~ADC_ETC_CTRL_SOFTRST_MASK;
② 如果想使用ADC2，則需要清零TSC_BYPASS位，否則ADC2將被TSC占用。
ADC_ETC->CTRL &= ~ADC_ETC_CTRL_TSC_BYPASS_MASK;
在雙PMSM/BLDC電機控制中的應用案例
圖4. 雙PMSM/BLDC電機控制的PWM和ADC時序圖
如圖4所示，在單晶片同時控制2個PMSM或BLDC電機的應用中，2個電機的PWM相位互差180°(即半個周期)，且在PWM周期起始時刻的觸發ADC_ETC採樣。具體實現方法，可以參考發布在官網的應用筆記AN12200(Dual FOC Servo Motor Control on i.MX RT)。
圖5. 雙PMSM/BLDC電機控制的ADC_ETC配置示意圖
雙PMSM/BLDC電機的ADC_ETC配置方法，如圖5所示。利用XBAR(Cross BAR)將2個PWM的觸發信號分別引入Trigger IN0和Trigger IN1。由於配置了同步模式(SyncMode)，Trigger IN0同時觸發Queue0和Queue4。Queue0和Queue4中Chain0同時分別採樣電機1的A相和B相電流，之後順序執行各自Chain1的採樣。在Queue4的Chain1採樣完成之後，觸發DONE0中斷，在此中斷中執行電機1的控制算法。Queue1和Queue5對電機2採樣過程與上述電機1的類似。
在4個步進電機控制中的應用案例
圖6. 4個步進電機的PWM時序圖
如圖6所示，在4個步進電機控制中，PWM互差90°(1/4周期)，在PWM的起始時刻觸發ADC_ETC採樣。 
圖7. 4個步進電機的ADC_ETC配置示意圖
4個步進電機控制中的ADC_ETC配置方法，如圖7所示。利用XBAR(Cross BAR)分別將4個PWM的觸發信號分別引入Trigger IN0、Trigger IN1、Trigger IN2、Trigger IN3。由於配置了同步模式(SyncMode)，Trigger IN0同時觸發Queue0和Queue4。Queue0和Queue4中Chain0同時分別採樣電機1的A相和B相電流。之後在Queue4的Chain0採樣完成之後，觸發DONE0中斷，在此中斷中執行電機1的控制算法。
針對電機2/3/4的配置和電機1的類似。
需要注意的是，由於ADC_ETC中只有3個轉換完成中斷可選，所以這個案例中電機2和電機4共用同一個DONE1中斷，需要在中斷服務程序中根據DONE0_1_IRQ寄存器中的標誌進行判斷，用來區分當前中斷是由Trigger IN1和Trigger IN3二者中哪一個觸發的，這樣就可以知道當前應該執行電機2還是電機4的控制算法。
在PMSM伺服+步進伺服中的應用案例
圖8. PMSM伺服+步進伺服的PWM時序
圖9. PMSM伺服+步進伺服的ADC_ETC配置示意圖
圖8和圖9展示了一種雙電機應用，其中一個是PMSM伺服，PWM頻率是10Khz；另一個是步進伺服，PWM頻率是20Khz。2個電機都使用磁角度傳感器作為位置傳感器，該磁角度傳感器輸出一對與磁場角度成正弦和餘弦關係的電壓信號，所以需要對這對電壓信號進行連續多次採樣。
-
A點：觸發優先級為高，採集PMSM伺服電機的2相電流、母線電壓和溫度，之後使能中斷，執行PMSM伺服控制算法。
-
B點：觸發優先級為低，採集PMSM伺服電機的磁角度傳感器的一對電壓信號，連續採集8次。
-
C點：觸發優先級為高，採集步進伺服電機的2相電流、母線電壓和溫度，之後使能中斷，執行步進伺服控制算法
-
D點：觸發優先級為低，採集步進伺服電機的磁角度傳感器的一對電壓信號，連續採集8次。
在這個案例中，ADC_ETC的優勢充分展現：
-
具有觸發優先級控制的能力：A和D、B和C共享同一個觸發源，且會出現同時被觸發的情況，通過優先級控制，優先執行相電流採樣，再執行磁角度傳感器採樣。
-
具有強大的連續採樣能力和豐富的採樣結果寄存器：可以連續採集8對信號，並且保存在各自的寄存器中。
更多恩智浦AI-IoT市場和產品信息，邀您同時關注“NXP客棧”微信公眾號
我要聯絡