發布日期：2022-10-09 點擊率：79
本文提出了一種從存儲器導出數據，并運用MATLAB進行數據進制轉換、繪圖的方法，繪制的圖形能很好地復現模擬信號源信號，對單片機調試分析具有一定幫助。
1理論分析
A/D轉換器是連接模擬信號與數字信號的橋梁，現有單片機芯片通常都內置有ADC模塊，A/D采樣值通常以字節的形式存儲在片內存儲器中。對RAM或Flash中的A/D采樣數據繪圖，調試過程中先在存儲結束處設置斷點，然后把存儲的數據以記事本形式導出到PC，設計MATLAB軟件將記事本中的十六進制數據轉換為十進制處理，最后繪圖。將繪制圖形和示波器測試模擬源圖形進行比較，檢驗繪制的圖形能否準確地復現原始信號。
2系統硬件設計
系統結構框圖如圖1所示。整個系統以MSP430單片機為核心進行設計，該方法對其他16位單片機具有通用性。系統由片內A/D轉換器進行采樣并存儲到RAM區，然后設置調試斷點，借助IAR調試平臺將數據以字節形式存儲至PC，經過MATLAB轉換成十進制數據，繪圖分析，并與示波器測量的模擬信號源的波形進行比較。
圖1系統結構框圖
本系統采用TI公司的單片機MSP430F5438作為本系統的核心，其特點如下：
◆精簡指令集CPU內核。
◆12位的片上SARADC，可編程轉換速率最高為200kbps。
◆16KB內部數據RAM和256KBFlash存儲器。
◆3個帶比較捕獲功能的16位計數器、SPI及4個通用串行通信接口。
◆功耗低，活動模式下達165μA@8MHz，多種節電休眠和停機方式。
3系統軟件設計
3.1A/D采樣存儲程序
本系統選用A/D模塊設置查詢工作方式，采樣率配置為4ksps，轉換分辨率為12位，內部參考電壓為2.5V。由于工業現場環境惡劣，采集到的信號沒經過處理往往不能直接用，因此對采集到的A/D值進行均值濾波處理，防止采樣值抖動。采樣值每16個值作均值處理，存儲至RAM區起始地址為3000H的區域。存儲157個數，數據存儲完畢后轉入其他數字信號處理流程。A/D采樣存儲程序流程如圖2所示。
圖2A/D采樣存儲程序流程
通過IAR調試平臺運行程序，設置斷點，將存儲到RAM的數據以記事本文件存入PC，數據格式如圖3所示。數據以字格式存儲，即兩個字節為一個A/D轉換值，低字節在前，高字節在后。
A/D轉換采樣值數據格式
3.2A/D采樣值數據格式轉換繪圖程序
運用MATLAB軟件對數據格式進行轉換并繪圖，繪制的圖形如圖4所示。直接測量模擬信號源的示波器截圖如圖5所示。
圖5直接測量模擬信號源的示波器
通過比較圖4和圖5可以發現，經過A/D采樣數據轉換的值能正確復現原始模擬信號。該設計方法不但彌補了單片機調試平臺對存儲器內數據不能直接繪圖的不足，而且能縮短單片機系統調試周期，為后續數字信號處理打下了基礎。
結語
本文討論了單片機調試過程中對存儲在RAM或Flash的A/D采樣數據進行繪圖處理的技術，彌補了單片機調試平臺存儲區數據不能直接繪圖的不足。以MSP430單片機為例進行了測試，測試結果表明該設計方法在工程實踐中是可行的，具有較高的實用價值。
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