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传感器与执行器接口设计
1.传感器接口设计
1.1模拟传感器接口设计
1.1.1模拟传感器的基本原理
模拟传感器将物理量（如温度、湿度、压力等）转换为连续的电信号。这些电信号通常为电压或电流形式，需要通过模拟信号处理电路（如放大器、滤波器等）进行预处理，然后通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理和分析。
1.1.2TM4C123系列中的ADC模块
TM4C123系列单片机内置了高性能的ADC模块，支持多通道输入和多种采样模式。ADC模块的主要功能包括：
多通道输入：支持多个模拟输入通道，可以同时采集多个传感器的信号。
采样速率：支持不同的采样速率，可以根据应用需求选择合适的速率。
分辨率：支持12位分辨率，提供高精度的模拟信号转换。
触发方式：支持多种触发方式，如定时器触发、外部中断触发等。
数据处理：支持中断和DMA传输，可以高效地处理采集到的数据。
1.1.3配置ADC模块
配置ADC模块需要以下几个步骤：
使能ADC模块：通过系统控制模块（SYSCTL）使能ADC模块。
配置ADC通道：选择合适的通道，配置通道的采样时间。
配置采样速率：根据应用需求，选择合适的采样速率。
配置触发方式：选择合适的触发方式，如定时器触发、外部中断触发等。
使能中断或DMA：根据需要，使能中断或DMA传输，以便处理采集到的数据。
代码示例：配置ADC模块
以下是一个简单的代码示例，演示如何配置TM4C123系列单片机的ADC模块来读取温度传感器的电压信号。
#includetm4c123gh6pm.h
//使能ADC模块
voidADC_Init(){
//使能ADC0模块的时钟
SYSCTL_RCGCADC_R|=SYSCTL_RCGCADC_R0;
//等待ADC0模块的时钟稳定
while((SYSCTL_PRADC_RSYSCTL_PRADC_R0)==0){}
//使能GPIO端口的时钟
SYSCTL_RCGCGPIO_R|=SYSCTL_RCGCGPIO_R3;
//等待GPIO端口的时钟稳定
while((SYSCTL_PRGPIO_RSYSCTL_PRGPIO_R3)==0){}
//配置GPIO端口为模拟输入
GPIO_PORTD_DIR_R=~0x10;//清除PD4的方向位，设置为输入
GPIO_PORTD_AFSEL_R|=0x10;//使能PD4的复用功能
GPIO_PORTD_DEN_R=~0x10;//清除PD4的数字使能位
GPIO_PORTD_AMSEL_R|=0x10;//使能PD4的模拟功能
//配置ADC0模块
ADC0_SSPRI_R=0x0123;//设置采样优先级
ADC0_ACTSS_R=~ADC_ACTSS_ASEN3;//禁用ADC0的通道3
ADC0_EMUX_R|=ADC_EMUX_EM3_5;//选择定时器作为触发源
ADC0_SSMUX3_R=0x0;//选择通道0
ADC0_SSCTL3_R=ADC_SSCTL3_IE3|ADC_SSCTL3_END3;//使能中断和结束标志
ADC0_IM_R=~ADC_IM_IN3;//禁用中断
ADC0_ACTSS_R|=ADC_ACTSS_ASEN3;//使能ADC0的通道3
//使能ADC0模块的时钟
ADC0_PC_R=0x1;//选择125个时钟周期作为采样时间
ADC0_SAC_R=0x0;//选择无滤波
//使能ADC0的通道0
ADC0_SSMUX0_R=0x0;
ADC0_SSCTL0_R=ADC_SSCTL0_IE0|ADC_SSCTL0_END0;
ADC0_IM_R|=ADC_IM_IN0;
ADC0_ACTSS_R|=ADC_ACTSS_ASEN0;
//使能ADC0模块的中断
NVIC_EN0_R|=NVIC_EN0_