Calibration ADC STM32F334

Ich les das so, daß die Funktion die kompl. Kalibrierung erledigt.
Einfach mal Mit und Ohne Testen und die Ergebnisse vergleichen.

wear_a schrieb:
> Aber das genau wie habe ich noch nicht kapiert.

Macht nichts. Nehmen wir den STM32F303 als Beispiel. Du aktivierst die 
interne Referenzspannung und wartest die gegebene Start-up time. Ich 
messe die Chiptempertur TS sowie die interne Referenzspannung VREF. In 
Linie 16 führe ich die Kalibrierung durch und warte in Linie 17, bis die 
Kalibrierung durchgeführt ist und die Hardware automatisch das ADCAL Bit 
löscht.

Aus dem Ref-Manual:
Software procedure to calibrate the ADC
1. Ensure ADVREGEN[1:0]=01 and that ADC voltage regulator startup time 
has elapsed.
2. Ensure that ADEN=0.
3. Select the input mode for this calibration by setting ADCALDIF=0 
(Single-ended input)
or ADCALDIF=1 (Differential input).
4. Set ADCAL=1.
5. Wait until ADCAL=0.
6. The calibration factor can be read from ADCx_CALFACT register.

1

  /*

2

   * ADC1 setup

3

   */

4

  RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_ADC12EN;

5

  for(;i<255;i++);

6

  i=0;

7

8

  ADC1->CR &= ~ADC_CR_ADVREGEN;

9

  ADC1->CR |= ADC_CR_ADVREGEN_0;

10

  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  // Enables SysTick

11

  while(msTicks<1);

12

  msTicks = 0;

13

  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  // Disables SysTick

14

15

  ADC12_COMMON->CCR |= ADC12_CCR_TSEN | ADC12_CCR_VREFEN | ADC12_CCR_CKMODE_0;

16

  ADC1->CR |= ADC_CR_ADCAL;

17

  while(ADC1->CR & ADC_CR_ADCAL);  // Wait for calibration to be over

wear_a schrieb:
> Und macht diese Funktion das mit dem VREFINT_CAL?
> Oder ist das was anderes?

Versuch macht kluch ;-)

Du kannst doch im Debugger durchsteppen.
Die HAL ist ja im Source vorhanden.

wear_a schrieb:
> Und was macht man wenn man auf dem selben ADC single und
> differencial Mode braucht?

Die calibration zweimal laufen lassen. Einmal für single ended und 
einmal für diff. Oder einmal für ADC1 und einmal für ADC2 und dann alle 
single ended Kanäle an einen ADC anschließen und die differential Kanäle 
an den anderen. Du hast 2 ADCs bezahlt, du darfst auch 2 benutzen ;)

wear_a schrieb:
> Und macht diese Funktion das mit dem VREFINT_CAL?

Das ist geheim. Aber mir wäre das auch egal, nach dieser calibration hat 
der ADC gefälligst die spezifizierte Genauigkeit zu haben, egal, wie sie 
das machen.

Mit VREFINT_CAL kannst du den Fehler der internen Referenzspannung von 
±40mV auf ±10mV (evt. ±5mV?) reduzieren. Wie das geht, steht auch im 
RM0364 im Kapitel ADC. Die interne Referenz hat aber trotzdem 100ppm/K, 
also wenn du messen willst, brauchst du sowieso eine externe.

Übrigens: ohne HAL geht das alles viel einfacher, schon alleine, weil du 
nur ein Manual lesen musst. Und die Hardware von ST hat doch noch 
weniger Fehler als ihre Software.

wear_a schrieb:
> Bringt mir dies etwas
> Genauigkeit oder bleibt sich das das selbe?

Dafür ist der Pin da. Wenn man diese Versorgung gut filtert, sollte das 
Rauschen des ADC etwas geringer werden - weniger Springen der unteren 
Bits.

wear_a schrieb:
> Also wenn ich das richtig verstehe dann brauch ich eine externe
> Referenzspannungsquelle und messe diese mit einem Kanal und rechne das
> Ergebnis der anderen Kanäle auf die gemessene Referenzspannung zurück?

So funktioniert das. Mit der internen Referenz geht's nach dem gleichen 
Prinzip.

> was zeigt mir diese konstante VREFINT_CAL  aus dem Rom an?

Das Datenblatt sagt

1

Raw data acquired at temperature of 30°C and VDDA=3.3V

Der Chip wird bei ST getestet, mit (hoffentlich) genauen 3.3V und dabei 
lässt man den ADC die interne Referenzspannung messen. Das Ergebnis wird 
im OTP-Flash gespeichert.

> Brauche ich diese mit externer Referenzspannung?

Brauchen eigentlich nicht. Man könnte allerdings die externe Referenz 
mit der internen vergleichen um z.B. Bestückungsfehler zu finden.

Man kann eine externe Referenz an einen Analog-Input anschließen oder an 
den VDDA/VREF+-Pin. In beiden Fällen muss man aufpassen, dass diese 
Spannung in den erlaubten Grenzen bleibt. Die sind von Chip zu Chip 
verschieden und meist an VDD gekoppelt. Erst bei den neueren STM32L 
entfällt diese Einschränkung. Für VDDA sagt das STM32F334-Datenblatt 
z.B.

1

2.4V < VDDA < 3.6V

2

Must have a potential equal to or higher than VDD

Am sichersten ist es, VDDA/VREF+ mit VDD zu verbinden, eine 
2.5V-Referenz aus VDDA zu speisen und die an einem Analog-Input 
anzuschließen.

wear_a schrieb:
> Das heißt also ja besser den LQFP48 nehmen?

Ob sich das lohnt, und ob sich eine externe Referenz lohnt, hängt doch 
davon ab, was du messen willst. Für die Anzeige, wie voll die Batterie 
vom Küchenradio ist, reicht das LQFP-32 mit interner Referenz allemal. 
Um Widerstände, z.B. NTCs, zu messen, brauchst du garkeine 
Referenzspannung. Wenn du wirklich alles aus dem ADC rausholen willst, 
könnte sogar ein LQFP-100 interessant werden, weil da VSSA, VREF-, VREF+ 
und VDDA eigene Pins haben.

Ich mag die 0.8mm Pinabstand vom LQFP-32. Mit 0.5mm bleibt zwischen den 
Pins eigentlich kein Platz mehr für Lötstopplack. Ja, ein guter 
Leiterplattenhersteller kann das natürlich, aber wahrscheinlich auch 
nicht mit jeder Farbe. Wenn ich Platinen selber ätzen oder fräsen 
wollte, würde ich eher zwei uC im LQFP-32 als einen im LQFP-48 einbauen.

Speziell zum Thema ADC gibt's die AN2834 (und bestimmt noch andere).

Der Unterschied zwischen dem LQFP-32 und den größeren ist eigentlich 
"nur", wie weit der nächste GND-Pin vom VDDA-Pin entfernt ist. Bei den 
großen liegen die direkt nebeneinander, man kann den 10nF also wirklich 
kurz anbinden. Der kleine hat nur 2 allgemeine GND-Pins und beide nicht 
auf der gleichen Gehäuseseite. Wieviel schlechter das ist, hängt also 
auch davon ab, wieviel Strom über die GPIO-Pins fließt und mit welcher 
Frequenz.

Wenn du die HAL nutzt, was ich nicht genau rauslesen konnte, dann 
brauchst du nur die Kalibrierfunktion aufrufen, kurz warten und dann den 
ADC starten. Temperatur und Vref Channel sollten in CubeMX nicht 
aktiviert werden. Das hat bei mir nur Müllwerte ergeben.

Ich habe mich vor ca. 2 Wochen damit beschäftigt und auch verglichen. 
Vorher waren die ADC Werte bei 3,3 V Betriebsspannung ca. 10 bis 30 mV 
genau und jedes Mal etwas anders. Hinterher maximal 1 bis 2 mV 
Abweichung. Mit STM32F042F6 (nur VDDA genutzt, allerdings 100000 fachem 
Oversampling). Nach 10 h keine Abweichung erkennbar. Alles bei 
Raumtemperatur. Vielleicht hilft dir das, ob der einfacherere ausreicht.

wear_a schrieb:
> Heinz M. schrieb:
>> nur VDDA genutzt, allerdings 100000 fachem
>> Oversampling
>
> Was meinst du damit?

100000 Werte addieren und Durchschnitt bilden. Siehe "ADC Oversampling".
Über VDDA wird der ADC versorgt. Den habe ich entsprechend Datenblatt 
mit Kondensatoren und 3,3 V bestückt. Vref und ähnliches habe ich bis 
jetzt noch nicht verwendet, weil mir der Aufwand zu hoch war mit 2 
Spannungsversorgungen.

Oversampling geht kaum mehr, weil das schon ca. 1 Sekunde dauert bis die 
Werte da sind, aber bei Spannungsversorgung und Entstörung ADC Eingänge 
ist noch viel Potential nach oben.

Ja das ist Heavy. Ist immer die Frage was man damit machen will. Mir 
ging es darum zu schauen, was mit minimalem Aufwand (Kalibrierung und 
Oversampling) möglich ist. Und die Anwendung wofür ich das gerade mache 
ist Akku Zellspannungsmessung. Da ist es egal, ob die Messung etwas 
länger dauert.

Wollte ich eigentlich später machen mit besserer Spannungsversorgung, 
als einem ST-Link Klon. Auf die schnelle nur mal geprüft, welche 
Kommastelle stabil ist:
1 fach: 10 mV schwankt um 10 mV
10 fach: 10 mV sind stabil
1000 fach: 1 mV sind stabil
10.000 fach: 0,1 mV schwankt um 0,1 mV
100.000 und 1.000.000 fach: Eher Verschlechterung

50.000 faches Oversampling entspricht in meiner Testschaltung ca. 1 
Ergebnis pro Sekunde. Bei den sich daraus ergebenden 500 fachem 
Oversampling für 10 ms, sind die 1 mV stabil. Die 0,1 mV wackeln jedoch 
sehr stark.

ADC ist auf 14 MHz
Alles andere auf 48 MHz
ADC Cycle Time 55,5

Ja hier hilft nur ausprobieren, weil es von so vielen Faktoren abhängt. 
Und wie gesagt, meins ist noch extrem verbesserungswürdig.