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【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：
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**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：
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/**
* @brief Define ADC dev hosal handle
*/
typedef struct {
uint8_t port; /**< @brief adc 端口 */
hosal_adc_config_t config; /**< @brief adc 配置 */
hosal_dma_chan_t dma_chan; /**< @brief adc dma 通道 */
hosal_adc_irq_t cb; /**< @brief adc 回调函数 */
void *p_arg; /**< @brief p_arg 回调函数参数 */
void *priv; /**< @brief priv 用户自定义数据 */
} hosal_adc_dev_t;其中，hosal_adc_config_t为ADC配置，其定义如下：
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/**
* @brief Define ADC config args
*/
typedef struct {
uint32_t sampling_freq; /**< @brief 采样频率（以Hz为单位） */
uint32_t pin; /**< @brief adc 引脚 */
hosal_adc_sample_mode_t mode; /**< @brief adc 采样模式 */
uint8_t sample_resolution; /**< @brief adc 采样精度 */
} hosal_adc_config_t;其中hosal_adc_sample_mode_t的定义如下：
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/**
* @brief ADC MODE type
*/
typedef enum {
HOSAL_ADC_ONE_SHOT, /**< @brief 单次采样 */
HOSAL_ADC_CONTINUE /**< @brief 持续采样 */
} hosal_adc_sample_mode_t;📜 点击展开完整代码
**·** 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：- typedef void (*hosal_adc_irq_t)(void *parg);
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。
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**·** 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：
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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <FreeRTOS.h>
#include <task.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <hosal_dma.h>
#include <hosal_adc.h>
#include <blog.h>
#define TAG "adc_demo"
/********** BL602 ************
* channel0 -----> gpio12
* channel1 -----> gpio4
* channel2 -----> gpio14
* channel3 -----> gpio13
* channel4 -----> gpio5
* channel5 -----> gpio6
* channel7 -----> gpio9
* channel9 -----> gpio10
* channel10 -----> gpio11
* channel11 -----> gpio15
*/
static hosal_adc_dev_t adc0;
static void adc_init(void){
adc0.port = 0;
adc0.config.sampling_freq = 340;
adc0.config.pin = 5;
adc0.config.mode = HOSAL_ADC_ONE_SHOT; // 配置为单次采样
int ret = hosal_adc_init(&adc0);
if (ret != 0) {
blog_error("init adc failed. \r\n");
return;
}
hosal_adc_add_channel(&adc0, 4);
printf("adc init done\r\n");
}
void adc_task(void* params){
adc_init();
printf("adc task start...\r\n");
vTaskDelay(500);
while(true){
//hosal_adc_start(&adc0);
int ret = hosal_adc_value_get(&adc0, 4, 20);
if(ret < 0){
printf("adc sample failed:%d\r\n",ret);
continue;
}
printf("adc value = %d\r\n",ret);
vTaskDelay(10);
}
hosal_adc_finalize(&adc0);
}
void main(void) {
hosal_dma_init();
printf("adc demo inited\r\n");
xTaskCreate(adc_task, "adc_task", 1024, NULL, 15, NULL);
}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。