前言
STM32超低功耗系列中基于Cortex M4內(nèi)核的STM32L4系列芯片內(nèi)部集成了DFSDM數(shù)字濾波模塊，配合Σ-Δ器件的使用，可進(jìn)行高精度、高速率的AD測(cè)量。這里就DFSDM做些基本介紹，并結(jié)合STM32L4 MCU做一個(gè)實(shí)例應(yīng)用演示。

應(yīng)用系統(tǒng)框圖 

 

系統(tǒng)被分為兩部分：STM32外部的模擬前端Σ-Δ模塊和內(nèi)置的數(shù)字部分DFSDM模塊。
       DFSDM是STM32產(chǎn)品內(nèi)置的一個(gè)新的數(shù)字外設(shè)，通常搭配外部的Σ-Δ器件使用。可根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用選擇外部的模擬部分，進(jìn)行測(cè)量、馬達(dá)控制等應(yīng)用。模擬部分提供串行數(shù)據(jù)給DFSDM，DFSDM負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。
        DFSDM數(shù)字部分集成了模擬看門狗、注入和常規(guī)轉(zhuǎn)換、靈活的觸發(fā)系統(tǒng)、中斷信號(hào)生成、極值檢測(cè)等。

Σ-Δ模塊
輸入模擬信號(hào)。
輸出1位或2位的快速串行數(shù)字信號(hào)，可達(dá)20MHz速率。
廣泛的廠商支持： ST, TI,Analog Devices。

DFSDM= Digital Filter for Sigma Delta Modulators
從Σ-Δ模塊接收串行數(shù)據(jù)
對(duì)接收到的Σ-Δ模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波
最大24位的輸出精度
典型應(yīng)用
電信號(hào)測(cè)量：電流、電壓等。
馬達(dá)控制
醫(yī)療應(yīng)用
麥克風(fēng)音頻

STM32 DFSDM架圖如下：
 
收發(fā)器
快速串行輸入(20MHz)
SPI或曼切斯特編碼模式
時(shí)鐘生成
內(nèi)部并行輸入
由CPU/DMA寫(xiě)入的16位寄存器數(shù)據(jù)輸入
收發(fā)器提供串行連接到外部Σ-Δ模塊，支持SPI、曼切斯特協(xié)議。收發(fā)器也支持通過(guò)CPU或DMA寫(xiě)入到DFSDM數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)部16位并行數(shù)據(jù)輸入，
濾波器
Sinc1，Sinc2，Sinc3，Sinc4，Sinc5，F(xiàn)astSinc內(nèi)插濾波器，過(guò)采樣因子可達(dá)1024.
積分器過(guò)采樣因子可達(dá)1024

STM32 DFSDM應(yīng)用框圖如下：
 
整個(gè)DFSDM模塊包含如下接口：
8個(gè)串行收發(fā)器
4個(gè)Sinc濾波器和積分器
4個(gè)輸出數(shù)據(jù)單元
4個(gè)模擬看門狗
8個(gè)短路檢測(cè)器
4個(gè)極值檢測(cè)器
8個(gè)并行數(shù)據(jù)進(jìn)入寄存器

串行收發(fā)器
 
功能
從Σ-Δ模塊接收1位的串行數(shù)據(jù)，提供時(shí)鐘和數(shù)據(jù)給濾波階段，最大支持8個(gè)輸入串行通道。
支持的協(xié)議
1線曼切斯特編碼
SPI模式(時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線)
上升沿、下降沿采樣
數(shù)據(jù)速率測(cè)量
時(shí)鐘缺失檢測(cè)
時(shí)鐘速率高達(dá)20MHz
串行輸入(時(shí)鐘和數(shù)據(jù))通道的 DFSDM_DATINy和DFSDM_CKINy引腳可被重定向，通道重定向用于收集來(lái)自立體麥克風(fēng)類型的PDM音頻數(shù)據(jù)，PDM立體麥克風(fēng)具有時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)通道提供左右聲道信息，左聲道進(jìn)行時(shí)鐘上升沿采樣，右聲道進(jìn)行時(shí)鐘下降沿采樣。

并行收發(fā)器
 
功能
從內(nèi)部數(shù)據(jù)源接收16位的并行數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)給濾波階段。多達(dá)8個(gè)并行通道。
內(nèi)部并行輸入數(shù)據(jù)源
RAM數(shù)據(jù)后期處理
來(lái)自內(nèi)部ADC的數(shù)據(jù)處理
來(lái)自被收集數(shù)據(jù)的后期處理數(shù)據(jù)
CPU或者DMA提供數(shù)據(jù)到DFSDM輸入寄存器

利用STM32 DFSDM進(jìn)行溫度測(cè)量的應(yīng)用原理圖如下：
 
STPMS2是一個(gè)雙通道的二階Σ-Δ模塊，一個(gè)通道感知PT100的電壓，另一個(gè)通道感知PT100的電流。使用1秒定時(shí)器來(lái)觸發(fā)2個(gè)通道進(jìn)行注入掃描轉(zhuǎn)換。PC7(DFSDM1_DATIN3)是通道3，時(shí)鐘為PC2(DFSDM1_CKOUT)。通道3測(cè)量PT100的電壓，通道2測(cè)量PT100的電流。
 
PT100溫度計(jì)算公式為：T = (PT100 – 100) / (0.385)，只要通過(guò)能夠測(cè)量出PT100的電壓和電流，就能計(jì)算出PT100電阻值，進(jìn)而得到溫度值。