CN117614449A - Adc内部参考电源的校正方法、mcu芯片和存储介质 - Google Patents

Adc内部参考电源的校正方法、mcu芯片和存储介质 Download PDF

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CN117614449A CN202311582274.1A CN202311582274A CN117614449A CN 117614449 A CN117614449 A CN 117614449A CN 202311582274 A CN202311582274 A CN 202311582274A CN 117614449 A CN117614449 A CN 117614449A
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瞿驰
王翔
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Abstract

本发明公开了一种ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质，应用在MCU芯片中，所述MCU芯片具有ADC单元，其中，所述一种ADC内部参考电源的校正方法包括步骤：所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作时，获取输入电压的电压值；通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。本申请通过采样数据的方式，以及所述输入电压和所述ADC单元的内部参考电源的电压的比例关系，反推出所述ADC单元的内部参考电源的电压值，达到得到准确的ADC单元的内部参考电源的效果。

Description

ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质
技术领域
本发明涉及芯片技术领域，特别是涉及一种ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质。
背景技术
ADC单元(模数转换器)的参考电压是指在进行模数转换时，用于确定输入信号的电压范围的固定电压。这个参考电压是ADC单元用来将模拟输入信号转换为数字形式的基准。具有两种类型的参考电源：外部参考电源和内部参考电源。
但是实际由于生产过程中，工艺偏差会导致电压波动，ADC单元的内部参考电源一致性不好，无法保证内部参考电源的精度。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质，旨在解决现有的ADC单元的内部参考电源的精度不足的问题。
本发明的技术方案如下：
一种ADC内部参考电源的校正方法，应用在MCU芯片中，所述MCU芯片具有ADC单元，其中，所述一种ADC内部参考电源的校正方法包括步骤：所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作时，获取输入电压的电压值；所述ADC单元的采集模块通过采集通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第一采样数据；通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，其中，所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压或外部输入电压。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，其中，通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值的步骤，包括步骤：通过公式计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值，其中，V1为所述输入电压的电压值，Vrefp为所述ADC单元的内部参考电源的电压值，data为所述第一采样数据，n为所述ADC单元的分辨率的绝对值。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，其中，所述获取输入电压的电压值的步骤，具体包括步骤：当所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压时；校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，其中，所述校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压的步骤，具体包括步骤：所述MCU芯片的一个或多个引脚与外部电路连接；控制所述MCU芯片对所述外部电路提供电压输出；所述外部电路对所述MCU芯片的电压输出进行监测和调整；获取调整后的所述MCU芯片输出的电压的值。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，所述校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压的步骤，具体包括步骤：使所述ADC单元在所述ADC单元的外部参考电源下工作；所述ADC单元的采集模块通过所述采集通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第二采样数据；根据所述第二采样数据和所述外部参考电源对所述输入电压进行校准；使所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，其中，所述获取输入电压的电压值的步骤，具体包括步骤：当所述输入电压为外部输入电压时；获取外部输入电压的电压值。
所述的一种ADC内部参考电源的校正方法，其中，还包括步骤：将所述ADC单元的内部参考电源的电压值存储至所述MCU芯片的闪存存储器中。
本申请还公开了一种MCU芯片，其中，所述MCU芯片执行时实现上述所述的ADC内部参考电源的校正方法的步骤。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的ADC内部参考电源的校正方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本申请公开了一种ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质。所述方法应用在MCU芯片中，所述MCU芯片具有ADC单元，其中，所述一种ADC内部参考电源的校正方法包括步骤：所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作时，获取输入电压的电压值；所述ADC单元的采集模块通过采集通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第一采样数据；通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。
在本申请中，通过采样数据的方式，以及所述输入电压和所述ADC单元的内部参考电源的电压的比例关系，反推出所述ADC单元的内部参考电源的电压值，达到得到准确的ADC单元的内部参考电源的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种ADC内部参考电源的校正方法的流程图；
图2为本发明中一种ADC内部参考电源的校正方法应用场景示意图。
其中，10、供电模块；20、内部电压选择器；30、参考电压选择器；40、第一引脚；50、采集模块；60、采集通道选择器；70、外部输入通道。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
ADC单元(模数转换器)的参考电压是指在进行模数转换时，用于确定输入信号的电压范围的固定电压。这个参考电压是ADC单元用来将模拟输入信号转换为数字形式的基准。具有两种类型的参考电源：外部参考电源和内部参考电源。
ADC可以使用外部的参考电压，在这种情况下，MCU芯片上的引脚通常提供了一个连接到外部电压源的接口，这样可以通过外部电源来提供更灵活的参考电压，以满足特定应用的需求。
ADC单元也可以采用内部的参考电源，通常是通过MCU芯片内部的电路提供的，这个内部参考电源是在MCU芯片制造过程中预先确定的，通常是一个稳定的值，在使用内部参考电源时，不需要外部连接额外的电源。但是在使用内部参考电源时，由于此时供电的电源为理论值，一般ADC单元工作时需要保证内部参考电源的精确性。
但是实际由于生产过程中，工艺偏差会导致电压波动，ADC单元的内部参考电源一致性不好。所以客户若需要使用的话就需要增加内部参考电源的校准电路，这样就增加了芯片的设计成本。如果客户是在同一电压源上面进行分压得到不同电压的设计，还可能导致校准之后也无法保证内部参考电源的精度。
因此，基于现有技术的不足，本发明提供了一种ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质。
如图1所示，图1为所述ADC内部参考电源的校正方法，根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。下面对所述ADC内部参考电源的校正方法进行详述。
本发明申请的一实施例中，公开了一种ADC内部参考电源的校正方法，所述方法应用在MCU芯片中，所述MCU芯片具有ADC单元，所述ADC内部参考电源的校正方法包括步骤。
S100、在所述ADC单元工作在内部参考电源下时，获取输入电压的电压值。
S200、所述ADC单元的采集模块通过采集通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第一采样数据；
S300、通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。
具体地，请结合参阅图1和图2。所述ADC内部参考电源的校正方法可以应用于图2所示的应用场景中，为一个MCU芯片中的ADC单元应用所述方法时的场景，所述应用场景包括了所述MCU芯片和所述ADC单元的部分结构。
所述ADC单元具有内部参考电源的电压和外部参考电源的电压作为参考电压。其中，通过所述ADC单元的参考电压选择器30的选择，使得所述ADC单元可以在内部参考电源和外部参考电源的工作模式下进行切换。
所述MCU芯片控制所述ADC单元在该ADC单元的内部参考电源下工作，即所述ADC单元以内此为限部参考电源的作为参考电源。在本申请中，以所述ADC单元的内部参考电源为所述MCU芯片内部的供电电压，即所述MCU芯片的供电模块10输出的电压，所述供电模块10可以为BGP或者LDO，但不以此为限。
并且，本申请需要再所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作时，去获取所述输入电压的电压值。在本申请中所述输入电压指的是从所述ADC单元的采集通道选择器60输入至所述ADC单元的电压。
此外，所述ADC单元的采集模块50是与所述ADC单元的采集通道选择器60连接的。在本申请中，所述采集通道选择器60分别与所述MCU芯片的供电模块10和所述ADC单元的一个外部输入通道70连接，该外部输入通道70与一个外部电源连接。所以，所述供电模块10和外部电源即可通过采集通道选择器60输入电压至所述采集模块50中。
在本申请中以所述采集通道选择器60具有两个采集选择通道进行说明，所述采集通道选择器60会选择一个电压作为所述输入电压输入至所述ADC单元之中。
所以，在S200中，所述采集模块50即会通过所述采集通道选择器60对所述输入电压进行采样，得到第一采样数据，所述第一采样数与所述ADC单元的分辨率相关。
之后，在S300中，可以通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。具体在S300中还包括：通过公式即可计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值，其中，V1为所述输入电压的电压值，Vrefp为所述ADC单元的内部参考电源的电压值，data为所述第一采样数据，n为所述ADC单元的分辨率的绝对值。
此时，通过公式，所述ADC单元的内部参考电源的电压值 即可得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。
在上述公式中，n与所述ADC单元的分辨率有关，在应用中是已知的，所以在实际应用中就只用得到所述输入电压的电压值和通过所述采集模块50采集采样数据即可。
以所述ADC单元的分辨率为12bit，得到的所述输入电压的电压值为4.8V，采集到的所述第一采样数据为3932.16为例，那么此时所述ADC单元的内部参考电源的电压值即可得到为5V。
所以，在本申请中，即可通过采样数据的方式，以及所述输入电压和所述ADC单元的内部参考电源的电压的比例关系，反推出所述ADC单元的内部参考电源的电压值，以达到得到准确的ADC单元的内部参考电源的效果。
并且，在图2所示的应用场景中，所述ADC单元的参考电压选择器30的输入端分别与所述ADC单元的内部电压选择器20和第一引脚40连接。其中，所述第一引脚40可以与外部的电源连接，以作为所述ADC单元的外部参考电源；所述内部电压选择器20即通过多路选择通道与所述MCU芯片的供电模块10连接，当然也可以只设置一路选择通道，从所述内部电压选择器20输出至所述参考电压选择器30的电源即作为所述ADC单元的内部参考电源。
在应用时，所述参考电压选择器30可以选择所述内部电压选择器20或所述第一引脚40中的一个连接，使得所述ADC单元可以在内部参考电源或外部参考电源的模式下工作。
而且，所述内部电压选择器20连接到所述MCU芯片的供电模块10，在应用时，所述内部电压选择器20可以选择一路选择通道连接，使得所述供电模块10可以输出电压从该路选择通道进入，以作为所述ADC单元的内部参考电源。
当然，所述内部电压选择器20也可以切换不同的选择通道，对所述ADC单元的内部参考电源的电压值进行多次测量，平均以得到更加准确的结果。
进一步地，在一种可能的实施方式中，所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压或外部输入电压。
即在本发明中有两种方式获取所述输入电压，因为所述采集通道选择器60分别与所述MCU芯片的供电模块10和所述ADC单元的一个外部输入通道70连接，该外部输入通道70与一个外部电源连接。
所述输入电压即可为从所述MCU芯片的供电模块10输入至所述采集通道选择器60进入所述采集模块50的所述MCU芯片内部的供电电压；或者所述输入电压也可以为外部电源从所述外部输入通道70输入通过所述采集通道选择器60进入所述采集模块50的外部输入电压。当然，可以通过所述采集通道选择器60进行选择。
当然，因为所述供电模块10可以为BGP或者LDO，所以所述MCU芯片内部的供电电压即可以为所述MCU芯片的BGP或LDO输出的电压。
因此，因为所述输入电压具有两种，因此在获取所述输入电压的电压值时就会具有不同的方式。
在S100之中，具体包括步骤：S110、当所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压时；S120、校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压。
具体地，当所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压时，此时所述采集通道选择器60选择从所述MCU芯片的供电模块10输出的电压作为所述输入电压进入所述采集模块50中，进行采集。
因为工艺制程的原因，所以所述MCU芯片的供电模块10输出的电压和理论值可能有所波动，因此就需要对此进行校准。通过校准后再获取所述MCU芯片内部的供电电压的具体数值。
并且，在S120中，对于校准的方式也具有多种方式。
首先，在S120中可以通过从所述MCU芯片输出电压的方式进行校准。所以在S120中则包括步骤：S121、所述MCU芯片的一个或多个引脚与外部电路连接；S122、控制所述MCU芯片对所述外部电路提供电压输出；S123、所述外部电路对所述MCU芯片的电压输出进行监测和调整；S124、获取调整后的所述MCU芯片输出的电压的值。
具体地，可以将所述MCU芯片通过引脚与外部电路连接，使得所述MCU芯片为外部电路进行电压输出，输出供电电压。该外部电路可以为具有检测和调整电压的电路。在所述MCU芯片对所述外部电路进行电压输出的过程中，所述外部电路会对输出电压进行监测并且比较输出的电压和理论值的差距，并将所述MCU芯片输出的电压调整至于理论值相匹配，并且再最后得到调整后的输出电压的值。
所以，当所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压时，即可以通过步骤S121-S124以输出电压的方式进行校准。
当然，在S120中也可以通过采集的方式对所述输入电压进行校准。所以在S120中也可以包括步骤：S121’、使所述ADC单元在所述ADC单元的外部参考电源下工作；S122’、所述ADC单元的采集模块通过所述通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第二采样数据；S123’、根据所述第二采样数据和所述外部参考电源对所述输入电压进行校准；S124’、使所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作。
具体地，先使所述ADC单元在所述ADC单元的外部参考电源下工作，所述参考电压选择器30即进行切换，此时一个外部电源即输入作为所述ADC单元的参考电源。之后，所述采集模块50即对所述输入电压进行采样，值得注意的是，此时所述输入电压依然为所述MCU芯片内部的供电电压，即此时所述采集通道选择器60选择从所述供电模块10输入的电压输入。所述输入电压进行采样后得到了第二采样数据，根据所述第二采样数据和所述外部参考电源，具体是将所述第二采样数据和所述外部参考电源的电压值进行匹配。
如有差别，则通过校准电路或者其他电路对所述供电模块10进行校准，直到采集到的所述第二采样数据与所述外部参考电源的电压值匹配后，即表示校准成功，可以准确获取到所述输入电压的电压值。最后，再使所述ADC单元重新在所述ADC单元的内部参考电源下的状态下工作。就完成了校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压的步骤。
进一步地，在所述输入电压为外部输入电压时，即所述通道选择器选择从所述外部输入通道接入外部输入电压作为所述输入电压时。在S100中具体也可以包括步骤：S110’、当所述输入电压为外部输入电压时；S120’获取外部输入电压的电压值。
具体地，在所述输入电压为外部输入电压时，直接获取外部输入电压的电压值作为所述输入电压的电压值即可。
进一步地，在得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值，还需要进行存储。
即在步骤S300之后，还包括步骤：S400、将所述ADC单元的内部参考电源的电压值存储至所述MCU芯片的闪存存储器中。这样，在应用中，客户直接使用闪存存储其中的值，即可直接作为所述ADC模块的内部参考电源的电压值。
根据同样的发明构思，本发明还提供一种MCU芯片，包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的ADC内部参考电源的校正方法的步骤，具体如上述方法所述。
根据同样的发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的ADC内部参考电源的校正方法的步骤，具体如上述方法所述。
综上所述，本申请公开了一种ADC内部参考电源的校正方法、MCU芯片和存储介质。通过上述方法可以有效的解决由于工艺偏差导致的ADC单元中内部参考电源的精度不足的问题，达到得到准确的所述ADC单元的内部参考电源的电压值的效果。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
需要说明的是，本发明以一种ADC内部参考电源的校正方法为例对本发明的具体结构及工作原理进行介绍，但本发明的应用并不以一种ADC内部参考电源的校正方法为限，也可以应用到其它类似工件的生产和使用。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种ADC内部参考电源的校正方法，应用在MCU芯片中，所述MCU芯片具有ADC单元，其特征在于，包括步骤：
所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作时，获取输入电压的电压值；
所述ADC单元的采集模块通过采集通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第一采样数据；
通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值。
2.根据权利要求1所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，
所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压或外部输入电压。
3.根据权利要求2所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，通过所述输入电压的电压值、所述ADC单元的内部参考电源的电压值之间和所述第一采样数据之间的比例关系计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值的步骤，包括步骤：
通过公式计算得到所述ADC单元的内部参考电源的电压值，其中，V1为所述输入电压的电压值，Vrefp为所述ADC单元的内部参考电源的电压值，data为所述第一采样数据，n为所述ADC单元的分辨率的绝对值。
4.根据权利要求2所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，所述获取输入电压的电压值的步骤，具体包括步骤：
当所述输入电压为所述MCU芯片内部的供电电压时；
校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压。
5.根据权利要求4所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，所述校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压的步骤，具体包括步骤：
所述MCU芯片的一个或多个引脚与外部电路连接；
控制所述MCU芯片对所述外部电路提供电压输出；
所述外部电路对所述MCU芯片的电压输出进行监测和调整；
获取调整后的所述MCU芯片输出的电压的值。
6.根据权利要求4所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，所述校准并获取所述MCU芯片内部的供电电压的步骤，具体包括步骤：
使所述ADC单元在所述ADC单元的外部参考电源下工作；
所述ADC单元的采集模块通过所述采集通道选择器对所述输入电压进行采样，得到第二采样数据；
根据所述第二采样数据和所述外部参考电源对所述输入电压进行校准；
使所述ADC单元在所述ADC单元的内部参考电源下工作。
7.根据权利要求2所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，所述获取输入电压的电压值的步骤，具体包括步骤：
当所述输入电压为外部输入电压时；
获取外部输入电压的电压值。
8.根据权利要求1所述的ADC内部参考电源的校正方法，其特征在于，还包括步骤：将所述ADC单元的内部参考电源的电压值存储至所述MCU芯片的闪存存储器中。
9.一种MCU芯片，其特征在于，所述MCU芯片执行时实现权利要求1至8中任一项所述的ADC内部参考电源的校正方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的ADC内部参考电源的校正方法的步骤。
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