[经验]

【Vision Board创客营连载体验】ADC获取电压值

ouxiaolong

2024-4-27 07:17:55

423 Vision

开发环境：

RT-Thread Studio：v2.2.7

开发板：RA8D1 Vision Board开发板

MCU：R7FA8D1BHEC337AS02

1 RA8D1 ADC简介

RA8D1有2个ADC单元，每个ADC单元有12位、10位、8位读取数据的格式可以选择，在单元0上有20个ADC通道，而在单元1上有23个ADC通道。 ADC单元具有三种扫描方式分别为：单次描模式、连续扫描模式和分组扫描模式，

RA8D1的 ADC Unit 0 的结构框图如下图所示：

RA8D1的 ADC Unit 1 的结构框图如下图所示：

2 RT-Thread 的ADC简介

ADC(Analog-to-Digital Converter) 指模数转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。

A/D转换主要包括两个内容：采样保持和量化编码，将一个模拟信号进行采样，得到的样点转化为数字量，这是整个A/D转换过程的核心，量化编码分为好多算法，这里不深入研究了。ADC主要参数如下：

1.分辨率

AD转换器输出的数字量的最低位变化一个数时，对应输入模拟量的变化量，A/D转换器的位数越多，能够分辨的最小模拟电压值就越小，分辨率就越大，GD32的A/D转换器是12位的，位数越多，表示分辨率越高，恢复模拟信号时会更精确。

2.相对精度

A/D转换器实际输出数字量与理论值之间的最大差值称为相对精度。

3.转换速度

A/D转换器完成一次转换所需要的时间，一般是us级别的。

应用程序通过 RT-Thread 提供的 ADC 设备管理接口来访问 ADC 硬件，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	根据ADC设备名称查找设备获取设备句柄
rt_adc_enable()	使能ADC设备
rt_adc_read()	读取ADC设备数据
rt_adc_disable()	关闭ADC设备

关于ADC的更多资料请参看RT-Thread官方手册：

https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/adc/adc

3 硬件连接

P006引脚可以连接到MCU内部的 ADC0 外设，从而对电位器输入的模拟信号进行采集。

4 RA8D1 ADC配置

接下来配置ADC，只需要简单配置就可使用。双击工程中的 RA Smart Configurator 图标，第一次打开需要配置正确的 FSP 安装路径。

FSP配置ADC

1.配置扫描通道对应的引脚

首先依次点击 “Pins” -> “Peripherals” -> “ADC0” 来配置通道 AN002对应的引脚为 P006。如下图所示。

2.配置ADC name、unit、mode，选择扫描的通道编号

然后依次点击 “Stacks” -> “New Stack” -> “Analog” -> “ADC (r_adc)” 来配置ADC模块。如下图所示。

需要将通道设置为2，对应P006。

配置完成之后可以按下快捷键“Ctrl + S”保存，最后点右上角的 “Generate Project Content” 按钮，让软件自动生成配置代码即可。

配置ADC通道

然后打开对应的ADC通道

5 ADC代码实现

笔者这里使用ADC0的通道2，核心代码如下：

#define ADC_DEV_NAME        "adc0"      /* ADC 设备名称 */
#define ADC_DEV_CHANNEL     2           /* ADC 通道 */
#define REFER_VOLTAGE       330         /* 参考电压 3.3V,数据精度乘以100保留2位小数*/
#define CONVERT_BITS        (1 << 12)   /* 转换位数为12位 */

static int adc_vol_sample(int argc, char *argv[])
{
    rt_adc_device_t adc_dev;
    rt_uint32_t value, vol;
    rt_err_t ret = RT_EOK;

    /* 查找设备 */
    adc_dev = (rt_adc_device_t)rt_device_find(ADC_DEV_NAME);
    if (adc_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("adc sample run failed! can't find %s device!\n", ADC_DEV_NAME);
        return RT_ERROR;
    }

    /* 使能设备 */
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);

    /* 读取采样值 */
    value = rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);
    rt_kprintf("the value is :%d \n", value);

    /* 转换为对应电压值 */
    vol = value * REFER_VOLTAGE / CONVERT_BITS;
    rt_kprintf("the voltage is :%d.%02d \n", vol / 100, vol % 100);

    /* 关闭通道 */
    ret = rt_adc_disable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);

    return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(adc_vol_sample, adc voltage convert sample);