如何使用多个 EADC 采样模块对一个 EADC 通道进行采样，以实现最大采样频率？

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要实现多个 EADC（增强型模数转换器）采样模块对一个通道进行高速采样，需采用 时间交织采样 技术，通过多模块并行交替采样将总采样率提升为单模块的 N 倍（N 为模块数）。以下是关键步骤及注意事项：

实现步骤

1. 
   

   配置硬件资源  

   
   
   
   
   • 连接模拟通道：将同一个模拟输入信号（如 CH0）分配给所有 EADC 模块的采样输入。
   
   
   • 时钟相位偏移：为每个模块配置时间偏移的采样触发时钟：
     
     
     
     • 使用定时器或外部时钟生成器产生主触发信号（频率 (f_s)）。
     
     
     • 通过硬件分频器/延迟单元为每个 EADC 模块分配相位差为 (360°/N) 的时钟（(N = text{模块数})）。
       
       示例（两个模块）：  
     
     
     • 模块 0：相位 0°（主时钟）  
     
     
     • 模块 1：相位 180°（延迟半周期）
     
     
   
   
   
   


2. 
   

   设置采样模式  

   
   
   
   
   • 单次触发模式：每个 EADC 模块响应独立的触发信号。
   
   
   • 连续采样模式：使所有模块自动轮询转换。
   
   
   
   


3. 
   

   配置数据采集逻辑  

   
   
   
   
   • DMA 传输：为每个 EADC 分配独立的 DMA 通道，将数据直接写入内存数组，避免 CPU 中断延迟。
     
     
     
     • 数组结构：Buffer[0] → 模块 0 数据， Buffer[1] → 模块 1 数据，以此类推。
     
     
   
   
   • 数据重组：按时间顺序交错合并数据：
     
     最终序列 = [模块0_采样1, 模块1_采样1, 模块0_采样2, 模块1_采样2, ...]
   
   
   
   


4. 
   

   校准与同步  

   
   
   
   
   • 启动同步触发：发送全局软件触发信号，确保所有模块同时开始采样。
   
   
   • 校准失配（关键）：
     
     
     
     • 增益/偏移校准：测量各模块的 DC 误差，在软件中对数据应用补偿系数。
     
     
     • 时序校准：测量时钟相位误差，调整延迟参数（部分芯片支持硬件校准）。
     
     
   
   
   
   

性能优化要点

1. 
   

   时钟精度  

   
   
   
   
   • 使用高精度时钟源，抖动（Jitter）需满足：
     
     (text{抖动} < frac{1}{2^{ENOB} cdot pi cdot f{text{max}}})
     
     （(ENOB)：有效位数，(f{text{max}})：输入信号最高频率）
   
   
   • 例：(ENOB=10), (f_{text{max}}=50,text{MHz}) → 抖动 < 3 ps。
   
   
   
   


2. 
   

   通道一致性  

   
   
   
   
   • PCB 设计确保所有采样路径阻抗匹配，避免信号失真。
   
   
   
   


3. 
   

   资源限制  

   
   
   
   
   • 总采样率上限 = 单模块最大速率 × 模块数。
   
   
   • 检查芯片规格：如单个 EADC 模块最大采样率 = 5 MSPS，则 4 模块交织可达 20 MSPS。
   
   
   
   


4. 
   

   实时处理  

   
   
   
   
   • 使用双缓冲区 DMA 技术，避免数据覆盖。
   
   
   
   

伪代码示例（2 模块交织）

// 配置阶段

void EADC_MultiChannel_Init() {

  // 1. 模拟通道配置

  EADC_Module0_Config(CH0); 

  EADC_Module1_Config(CH0); // 共享同一输入通道



  // 2. 时钟与触发设置

  Timer_Config(base_freq);       // 主触发频率 = f_s

  set_phase_offset(Module0, 0°); 

  set_phase_offset(Module1, 180°);



  // 3. DMA 设置

  EADC_Setup_DMA(Module0, buffer0, BUFFER_SIZE);

  EADC_Setup_DMA(Module1, buffer1, BUFFER_SIZE);

}



// 主循环

while (1) {

  // 4. 启动同步采样

  EADC_SoftwareTrigger_All();



  // 5. 等待数据就绪（DMA 中断或轮询）

  if (data_ready) {

    // 6. 重组数据：交拼两个缓冲区

    for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) {

      combined[2*i]   = buffer0[i]; // 模块0 的数据点

      combined[2*i+1] = buffer1[i]; // 模块1 的数据点

    }

    // 总采样率 = 2 * 单模块速率

  }

}

注意事项

1. 
   

   非线性误差  

   
   
   
   
   • 增益/偏置失配 → 产生谐波失真。
   
   
   • 解决方案：出厂校准或在运行时插入参考信号实时校准。
   
   
   
   


2. 
   

   时钟偏斜（Skew）  

   
   
   
   
   • 各模块采样时刻未严格对齐 → 高频信号失真。
   
   
   • 解决方案：使用片上延迟锁相环（DLL）或 FPGA 调整相位。
   
   
   
   


3. 
   

   软件开销  

   
   
   
   
   • 重组数据需 CPU 参与时，高采样率可能导致瓶颈。
   
   
   • 优化：用 DMA 链直接生成交织数据（部分 MCU 支持）。
   
   
   
   

通过以上步骤，可利用多个 EADC 模块将采样率提升至理论最大值，适用于高速数据采集系统（如超声、通信信号处理）。实际需结合芯片手册调整细节（如寄存器配置、时钟源选择）。