在 Matlab 中将 24 位 ADC 串行读取数据从 3 字节格式转换为有符号整数（int32）

Question

我正在通过串行接收来自 24 位 ADC 的 EEG 数据。 ADC 数据以 3 个字节从 MSB 传输到 LSB。完整的数据包是 21 个字节：

第一个字节是起始字节 - 0xFF（十进制的 255） 然后是包号字节。 然后接下来的 3 个字节是 24 位 ADC 值分解为 MSB LSB2 LSB1 我可以很好地解析数据，但重新构造一个 2 的补码有符号 int32 数会导致问题。我得到的值当然不能反映 ADC 应该给出的值。

下面是读取和解析 504 个样本的行（这给了我 24 个 ADC 值（504 个样本/21 个字节 = 24 个值））。我尝试了 uint8 而不是 uchar ，结果相似（当我尝试 int8 时，我得到一个无效的指定精度错误）。

comEEGSMT = serial(com,'BaudRate',3000000);
fopen(comEEGSMT);
rawData(1:504) = fread(comEEGSMT, 504, 'uchar');
fclose(comEEGSMT);
startPackets = find(rawData == 255);
bytes = rawData([startpackets+2 startpackets+3 startpackets+4]);

我尝试了以下方法来重构该值：

ADC_value = bytes(:,1)*256^2 + bytes(:,2)*256 + bytes(:,3);

下面一行是将上述数字转换为伏特的公式：

ADC_value_volts = ADC_value*(5/3)*(1/(2^32));

值在 4000 - 8000 微伏的范围内，具有较大的值跳跃。值应在 200 - 600 微伏范围内，变化很小。

我发现了与类似问题相关的其他问题，但尝试以下链接中的建议解决方案没有成功：

https://uk.mathworks.com/matlabcentral/answers/137965-concatenate-3-bytes-array-of-real-time-serial-data-into-single-precision

非常感谢任何帮助，因为我已经坚持了很长时间。

谢谢马克

Answer 1

从 ADC_value 作为 int32 开始，值为 0，然后：

ADC_value |= MSB << 16;
ADC_value |= LSB2 << 8;
ADC_value |= LSB1;

然后，要找出相应的伏特值，假设您的 ADC 有一个参考电压 VREF，以伏特为单位（例如 5.0V）：

ADC_value_volts = (ADC_value * VREF)/2^24

因为您的转换器是 24 位，而不是 32 位。 请注意，以上表达式是 C 语言等价的，而不是 Matlab。

编辑：

ADC data sheet 告诉我们 PGA 增益可以设置为以下值： 1、2、4、6、8、12、24，每个通道一次一个值。 测量的 FSR（满量程）为：(2*VREF)/Gain = 5/3，对于增益 = 6， （eq.(5) page 23）所以这必须在计算电压的表达式中考虑 价值观。 （如果您可以访问硬件并且可以制作一些 测量）。

ADC 产生的数据已经是二进制补码形式，24 位。 奇怪的是数据表从 1 开始计数位，而不是 0，所以这个 这就是为什么用“17”而不是 16 移动的原因——这实际上是 16 用于编码。 （显示在图 47，第 42 页）。

所以ADC_value_volts的计算公式应该是：

ADC_value_volts = (AC_value * FSR/(2^23))/3 (1LSB=FSR/(2^23), pg.37)

如果对原始文件进行了其他一些计算/修改，则必须由提供者解释。 如果提供者不友好，值得改变......