ADC采样率测试说明

1. ADC采样时钟

GR551x和GR552x芯片ADC模块的理论采样精度是13位。
理论上，每15个时钟信号产生一个采样值，其中前2个Clock是采样保持时间，后面13个clock进行13位的量化编码。采样率和ADC时钟的关系：

1 sample = ADC Clock Rate/15

此外，考虑到程序调用的额外时间占用，实际采样时钟和采样率的关系会大于15倍，一般约在15～16倍之间。

2. 测试采样率

2.1 测试条件设置

ADC采集时钟率设置为1M，理论采样率为1M/15。
设置单端模式测试，输入PIN选择MSIO_2。
采样输入信号使用信号发生器，产生1 kHz的方波信号，信号幅值为1 V。
采用多通道采样，每次采集数据1024次，连续对输入信号进行5次采集，总采集次数5120次。

2.2 主要测试代码

初始化代码

void app_adc_sample_init(void)
{
    adc_param.pin_cfg.channel_n.type    = APP_IO_TYPE_MSIO;
    adc_param.pin_cfg.channel_n.mux     = APP_ADC_P_INPUT_PIN_MUX;
    adc_param.pin_cfg.channel_n.pin     = MSIO_PIN_2;
    adc_param.pin_cfg.channel_p.type    = APP_IO_TYPE_MSIO;
    adc_param.pin_cfg.channel_p.mux     = APP_ADC_P_INPUT_PIN_MUX;
    adc_param.pin_cfg.channel_p.pin     = MSIO_PIN_2;
    adc_param.dma_cfg.dma_instance      = DMA0;
    adc_param.dma_cfg.dma_channel       = DMA_Channel0;
    adc_param.init.channel_p            = ADC_INPUT_SRC_IO2;
    adc_param.init.channel_n            = ADC_INPUT_SRC_IO2;
    adc_param.init.input_mode           = ADC_INPUT_SINGLE;
    adc_param.init.ref_source           = ADC_REF_SRC_BUF_INT;
    adc_param.init.ref_value            = ADC_REF_VALUE_1P6;
    adc_param.init.clock                = ADC_CLK_1M;

    app_adc_deinit();
    app_adc_init(&adc_param, _app_adc_evt_handler);
    app_adc_dma_deinit();
    app_adc_dma_init(&adc_param);
}

void app_sample_channel_init(void)
{
    int i;

    for(i=0;i<sizeof(adc)/sizeof(app_adc_sample_node_t);i++)
    {
        adc[i].channel =  ADC_INPUT_SRC_IO0; // ADC_INPUT_SRC_IO0+i;
        adc[i].p_buf   = (uint16_t *)malloc(CONV_LENGTH * sizeof(uint16_t));
        adc[i].len     = CONV_LENGTH;
        if(i+1<sizeof(adc)/sizeof(app_adc_sample_node_t))
            adc[i].next = &adc[i+1];
        else
            adc[i].next = NULL;
    }

    return ;
}

多通道读取数据，连续采集5次。

int8_t app_adc_read(void)
{
    uint8_t i=0,timeout = 50;
    adc_flag = 0;

    // 多通道ADC读取
    for(i=0;i<sizeof(adc)/sizeof(app_adc_sample_node_t);i++)
        memset(adc[i].p_buf,0,CONV_LENGTH * sizeof(uint16_t));// 清缓冲区
    app_adc_multi_channel_conversion_async(&adc[0],sizeof(adc)/sizeof(app_adc_sample_node_t));

    do
    {
        delay_ms(100);
    }while(adc_flag == 0 && timeout-- >0);

    if(timeout ==0)
        return -1;

    return 0;
}

测试逻辑

    app_adc_sample_init();
    app_sample_channel_init();
    
    while(1)
    {
        delay_ms(1000);
        memset(input_fft,0,CONV_LENGTH * 2);
        memset(out_fft,0,CONV_LENGTH);
        memset(_voltage,0,CONV_LENGTH);
        app_adc_read();
    
        for(i = 0; i < 5; i++) {
            
            app_adc_voltage_intern(adc[i].p_buf, _voltage, CONV_LENGTH);
            
            for(j=0;j<CONV_LENGTH;j++){
                APP_LOG_INFO("%0.4f",(float)_voltage[j]);
            }
            
            APP_LOG_INFO("\r\n ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ \r\n");
        }
    }

2.3 测试结果

将测试获取的5120个数据导入Excel生成折线图：

1702536874744

1M时钟下5120次数据的理论采样时间范围一般为：

Min :  5120/(1M/15) = 0.077 Sec = 77ms
Max :  5120/(1M/16) = 0.082 Sec = 82ms

可以采样到1 kHz的方波约小于82个。

图中的方波周期个数约78个，符合采样预期。

原始采样数据：