【Ai-WB2中级篇】ADC模数转换

模数转换器(analog-to-diaital converter，通常称为ADC)是一种模拟与数字转换器，支持12路外部模拟输入和若干内部模拟信号选择。
Ai-WB2的ADC支持以下四种模式：单次单诵道转换、连续单诵道转换、单次多通道转换和连续多通道转换模式。转换结果为1214116bits左对齐模式。ADC拥有深度为32的FIFO，支持多种中断和DMA操作。 ADC除了用于普通模拟信号测量外，还可以用于测量供电电压，比外ADC还可以通过测量内/外部二极管电压用于温度检测。

本文将详细介绍如何通过Ai-WB2的ADC模块对电位计进行电压采样。
一：ADC介绍
BL602芯片内置一个12bits 的逐次逼近式模拟数字转换器(ADC),支持12 路外部模拟输入和若干内部模拟信号选择。ADC可以工作在单次转换和多通道扫描两种模式下，转换结果为12/14/16bits左对齐模式。ADC 拥有深度为32的FIFO，支持多种中断，支持DMA 操作。ADC 除了用于普通模拟信号测量外，还可以用于测量供电电压，此外ADC 还可以通过测量内/外部二极管电压用于温度检测。
Ai-WB2的ADC具有如下特性：
高性能
      · 可以选择12-bit,14-bit,16-bit 转换结果输出
      · ADC 转换时间最快0.5us(12-bit 转换结果)
      · 支持1.8V3.3V 可选参考电压
      · 支持DMA 将转换结果搬运到内存
      · 支持单通道转换和多通道扫描两种模式
      · 支持单端与差分两种输入模式
      · 支持抖动补偿
      · 支持用户自行设定转换结果偏移值
      · 扫描模式时钟最大支持1M，非扫描模式支持2M
模拟通道数
      · 12 路外部模拟通道
      · 2 路DAC 内部通道
      · 1路VBAT/2 通道
      · 1路TSEN 通道
ADC的功能框图如下：

ADC 模块包含五大部分，分别为前端输入通道选择器，程控放大器，ADC 采样模块，数据处理模块以及FIFO。输入通道选择器用于选择需要采样的通道，既包含外部模拟信号，也包含内部模拟信号，程控放大器用于对输入信号做进一步处理，可以根据输入信号的特点，比如直流，交流，进行设定，以便得到更准确的转换值。ADC 采样模块是最主要的功能模块，实现通过逐次比较的方式，得到模拟信号到数字信号的转换。转换的结果为12bit，数据处理模块负责将转换的结果进一步处理，包括添加通道信息等。最后得到的数据会推送到最后端的FIFO 中。

BL602中，ADC通道与GPIO的对应关系如下：

二：ADC驱动API
在bl_iot_sK中，ADC的HOSAL层高级APl在 components/platform/hosal/include/hosal_adc.h中定义。常用的驱动API函数如下：
· int hosal_adc_init(hosal_adc_dev_t *adc)：初始化ADC。参数说明如下:
      · adc：ADC设备。其定义如下：

1.   /**
   
2.    * @brief Define ADC dev hosal handle
   
3.    */
   
4.   typedef struct {
   
5.       uint8_t port;                    /**< @brief adc 端口 */
   
6.       hosal_adc_config_t config;        /**< @brief adc 配置 */
   
7.       hosal_dma_chan_t dma_chan;        /**< @brief adc dma 通道 */
   
8.       hosal_adc_irq_t cb;               /**< @brief adc 回调函数 */
   
9.       void *p_arg;                      /**< @brief p_arg 回调函数参数 */
   
10.       void *priv;                       /**< @brief priv 用户自定义数据 */
    
11.   } hosal_adc_dev_t;

复制代码

其中，hosal_adc_config_t为ADC配置，其定义如下：

1. /**
   
2. * @brief Define ADC config args
   
3. */
   
4. typedef struct {
   
5.     uint32_t sampling_freq;             /**< @brief 采样频率（以Hz为单位） */
   
6.     uint32_t pin;                        /**< @brief adc 引脚 */
   
7.     hosal_adc_sample_mode_t mode;       /**< @brief adc 采样模式 */
   
8.     uint8_t sample_resolution;          /**< @brief adc 采样精度 */
   
9. } hosal_adc_config_t;

复制代码

其中hosal_adc_sample_mode_t的定义如下：

1.   /**
   
2.    * @brief ADC MODE type
   
3.    */
   
4.   typedef enum {
   
5.       HOSAL_ADC_ONE_SHOT,       /**< @brief 单次采样 */
   
6.       HOSAL_ADC_CONTINUE        /**< @brief 持续采样 */
   
7.   } hosal_adc_sample_mode_t;

复制代码

      · 返回值：成功时返回0，否则返回EIO或其他值
· int hosal_adc_add_channel(hosal_adc_dev_t *adc,uint32_t channel):添加向ADC设备添加ADC通道。参数说明如下：
      · adc：ADC端口设备
      · ochannel：需要添加的ADC通道
      · 返回值：成功时返回0，否则返回EIO或其他值
· int hosal_adc_remove_channel(hosal_adc_dev_t *adc, uint32_t channel):移除ADC诵道。参数说明如下：
      · adc：ADC端囗设备
      · ochannel：需要移除的ADC通道
      · 返回值：成功时返回0，否则返回EIO或其他值
· int hosal_adc_value_get(hosal_adc_dev_t *adc, uint32_t channel,uint32_t timeout)：读取单个ADC采样结果。参数说明如下：
      · adc：ADC端口设备
      · channel：ADC通道
      · otimeout：超时时长
      · 返回值：如果读取失败，则返回-1：否则返回ADC值
· int hosal_adc_tsen_value_get(hosal_adc_dev_t*adc):获取ADC端囗的TSEN值。参数说明如下：
      · adc：ADC端口设备
      · 返回值：如果读取失败，则返回-1：否则返回ADC值
· int hosal_adc_sample_cb_reg(hosal_adc_dev_t *adc,hosal_adc_cb_t cb)：注册ADC回调函数(该函数未具体实现)
      · adc：ADC端口设备
      · cb：回调函数，当cb不为NULL时，表示注册;当cb为NULL时，表示注销。其定义如下：

1.   typedef void (*hosal_adc_irq_t)(void *parg);

复制代码

       请注意：指针cb 中的 adc 必须与传递给 hosal_adc_sample_cb_reg 的 adc 指针相同，驱动程序必须通过调用 cb 通知上层 ADC 数据是否已在硬件或内存(DMA)中准备好。
      · 返回值:成功时返回0，否则返回EIO或其他值
· int hosal_adc_start(hosal_adc_dev_t *adc,void *data,uint32_t size)：启动ADC采样(该函数未具体实现)。参数说明如下：
      · adc：ADC端口设备
      · data：用于储存采样结果
      · size：储存ADC采样结果长度
      · 返回值：成功时返回0，否则返回EIO或其他值
· int hosal adc_stop(hosal_adc_dev_t *adc)：ADC停止采样(该函数未具体实现)。参数说明如下：
      · adc：ADC端口设备
      · 返回值：成功时返回0，否则返回EIO或其他值
· hosal_adc_finalize(hosal_adc_dev_t *adc)：释放ADC。参数说明如下：
      · adc：ADC端囗设备
      · 返回值：成功时返回0，否则返回EIO或其他值
三：ADC使用示例
下面将演示通过ADC的通道4(GPIO5)来对电位计的电压进行采样。示例代码如下：

1. #include <stdio.h>
   
2. #include <string.h>
   
3. #include <FreeRTOS.h>
   
4. #include <task.h>
   
5. #include <stdio.h>
   
6. #include <stdbool.h>
   
7. #include <hosal_dma.h>
   
8. #include <hosal_adc.h>
   
9. #include <blog.h>
   
10. 
    
11. #define TAG "adc_demo"
    
12. 
    
13. /**********   BL602  ************
    
14. *    channel0   ----->     gpio12
    
15. *    channel1   ----->     gpio4
    
16. *    channel2   ----->     gpio14
    
17. *    channel3   ----->     gpio13
    
18. *    channel4   ----->     gpio5
    
19. *    channel5   ----->     gpio6
    
20. *    channel7   ----->     gpio9
    
21. *    channel9   ----->     gpio10
    
22. *    channel10  ----->     gpio11
    
23. *    channel11  ----->     gpio15
    
24. */
    
25. 
    
26. static hosal_adc_dev_t adc0;
    
27. 
    
28. static void adc_init(void){
    
29.     adc0.port = 0;
    
30.     adc0.config.sampling_freq = 340;
    
31.     adc0.config.pin = 5;
    
32.     adc0.config.mode = HOSAL_ADC_ONE_SHOT; // 配置为单次采样
    
33.     int ret = hosal_adc_init(&adc0);
    
34.     if (ret != 0) {
    
35.         blog_error("init adc failed. \r\n");
    
36.         return;
    
37.     }
    
38.     hosal_adc_add_channel(&adc0, 4);
    
39.     printf("adc init done\r\n");
    
40. }
    
41. 
    
42. void adc_task(void* params){
    
43.     adc_init();
    
44.     printf("adc task start...\r\n");
    
45.     vTaskDelay(500);
    
46.     while(true){
    
47.         //hosal_adc_start(&adc0);
    
48.       
    
49.         int ret = hosal_adc_value_get(&adc0, 4, 20);
    
50.         if(ret < 0){
    
51.             printf("adc sample failed:%d\r\n",ret);
    
52.             continue;
    
53.         }
    
54.         printf("adc value = %d\r\n",ret);
    
55.          vTaskDelay(10);
    
56.         
    
57.     }
    
58. 
    
59.     hosal_adc_finalize(&adc0);
    
60. }
    
61. 
    
62. void main(void) {
    
63.     hosal_dma_init();
    
64.     printf("adc demo inited\r\n");
    
65.     xTaskCreate(adc_task, "adc_task", 1024, NULL, 15, NULL);
    
66. }

复制代码

      注意：HOSAL层使用了DMA方式采样，因此需要调用 hosal_dma_init 函数来初始化DMA模块。

技术这么拼

WildboarG 发表于 2024-8-28 14:39
技术这么拼

园长也要累的半死

太高产了吧

学习打卡

认真学习

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