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第十章:CH32V103应用教程——ADC

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    2021-7-23 17:16
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    发表于 2021-4-23 00:41:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

    有人预言,RISC-V或将是继Intel和Arm之后的第三大主流处理器体系。欢迎访问全球首家只专注于RISC-V单片机行业应用的中文网站

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    本帖最后由 草帽王子 于 2021-9-10 16:28 编辑

    本章教程使用CH32V103开发板的ADC1通道1对开发板的VCC引脚和GND引脚进行采样,并将采样结果通过串口调试助手打印显示。


    1、ADC简介及相关函数介绍

    CH32V103的ADC模块包含一个 12 位的逐次逼近型的模拟数字转换器,最高14MHz的输入时钟。支持16个外部通道和2个内部信号源采样源。可完成通道的单次转换、连续转换,通道间自动扫描模式、间断模式、外部触发模式等功能。可以通过模拟看门狗功能监测通道电压是否在阈值范围内。

    关于ADC具体信息,可参考CH32V103应用手册。ADC标准库函数具体内容如下:
    1. void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx);
    2. void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
    3. void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
    4. void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    5. void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    6. void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);
    7. void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
    8. FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
    9. void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
    10. FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
    11. void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    12. FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
    13. void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);
    14. void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    15. void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
    16. void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    17. uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);
    18. uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void);
    19. void ADC_AutoInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    20. void ADC_InjectedDiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    21. void ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_ExternalTrigInjecConv);
    22. void ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    23. void ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    24. FlagStatus ADC_GetSoftwareStartInjectedConvCmdStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
    25. void ADC_InjectedChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
    26. void ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Length);
    27. void ADC_SetInjectedOffset(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel, uint16_t Offset);
    28. uint16_t ADC_GetInjectedConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel);
    29. void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog);
    30. void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold);
    31. void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel);
    32. void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState);
    33. FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);
    34. void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);
    35. ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);
    36. void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);
    37. s32 TempSensor_Volt_To_Temper(s32 Value);
    复制代码

    1.1、void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:将ADCx外围寄存器初始化为其默认重置值。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.2、void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
    功  能:根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化ADCx外围设备。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_InitStruct:指向包含指定ADC外围设备的配置信息的ADC_InitTypeDef结构的指针。

    1.3、void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
    功  能:用默认值填充每个ADC_InitStruct成员。
    输  入:ADC_InitStruct:指向包含指定ADC外围设备的配置信息的ADC_InitTypeDef结构的指针。

    1.4、void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用指定的ADC外围设备。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.5、void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用指定的ADC DMA请求。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.6、void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用指定的ADC中断。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_IT:指定要启用或禁用的ADC中断源。NewState:启用或禁用。

    1.7、void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:重置所选ADC校准寄存器。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.8、FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:获取所选ADC重置校准寄存器状态。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.9、void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:启动所选ADC校准过程。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.10、FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:获取所选ADC校准状态。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.11、void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用所选ADC软件启动转换。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.12、FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:获取所选ADC软件开始转换状态。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.13、void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number)
    功  能:为所选ADC常规组通道配置不连续模式。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;Number:指定不连续模式常规通道计数值。

    1.14、void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:为指定的ADC启用或禁用常规组通道上的不连续模式。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.15、void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)

    功  能:为所选ADC常规通道配置其在序列器中的相应列组及其采样时间。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_Channel:要配置的ADC信道;Rank:常规组序列器中的等级;ADC_SampleTime:要为所选通道设置的采样时间值。

    1.16、void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:通过外部触发器启用或禁用ADCx转换。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.17、uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:返回常规通道的最后一个ADCx转换结果数据。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.18、uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void)
    功  能:以双模式返回最后一个ADC1和ADC2转换结果数据。
    输  入:无。

    1.19、void ADC_AutoInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用所选ADC在常规转换后自动注入组转换。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.20、void ADC_InjectedDiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:为指定的ADC启用或禁用注入组通道的不连续模式。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.21、void ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_ExternalTrigInjecConv)
    功  能:为注入通道转换配置ADCx外部触发器。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_ExternalTrigInjecConv:指定开始注入转换的ADC触发器。

    1.22、void ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:通过外部触发器启用或禁用ADCx注入通道转换。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.23、void ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用注入通道转换的所选ADC启动。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;NewState:启用或禁用。

    1.24、FlagStatus ADC_GetSoftwareStartInjectedConvCmdStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
    功  能:获取所选ADC软件开始注入转换状态。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备。

    1.25、void ADC_InjectedChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
    功  能:为所选ADC注入通道配置其在序列器中的相应秩及其采样时间。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_Channel:要配置的ADC信道;Rank:注入组序列器中的秩;ADC_SampleTime:要为所选通道设置的采样时间值。

    1.26、void ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Length)

    功  能:配置注入通道的序列器长度。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;Length:序列器的长度。

    1.27、void ADC_SetInjectedOffset(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel, uint16_t Offset)
    功  能:设置注入通道转换值偏移。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;Offset:所选ADC注入通道的偏移值。

    1.28、uint16_t ADC_GetInjectedConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel)
    功  能:ADC返回注入通道的结果。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_InjectedChannel:转换后的ADC注入通道。

    1.29、void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog)
    功  能:启用或禁用单个/所有常规或注入通道上的模拟看门狗。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_AnalogWatchdog:ADC模拟看门狗配置。

    1.30、void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold,uint16_t LowThreshold)

    功  能:配置模拟看门狗的高阈值和低阈值。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;HighThreshold:ADC模拟看门狗高阈值;LowThreshold:ADC模拟看门狗低阈值。

    1.31、void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel)
    功  能:配置模拟看门狗保护的单通道。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_Channel:为模拟看门狗配置的ADC信道。

    1.32、void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState)
    功  能:启用或禁用温度传感器和Vrefint通道。
    输  入:NewState:启用或禁用。

    1.33、FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
    功  能:检查是否设置了指定的ADC标志。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_FLAG:指定要检查的标志。

    1.34、void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
    功  能:清除ADCx的挂起标志。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_FLAG:指定要清除的标志。

    1.35、ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT)

    功  能:检查指定的ADC中断是否已发生。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_IT:指定要检查的ADC中断源。

    1.36、void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT)
    功  能:清除ADCx的中断挂起位。
    输  入:ADCx:其中x可以是1以选择ADC外围设备;ADC_IT:指定要清除的ADC中断挂起位。

    1.37、s32 TempSensor_Volt_To_Temper(s32 Value)
    功  能:内部温度传感器电压与温度之间的关系。
    输  入:Value:电压值。

    以上函数均为库函数内部函数,在进行使用时只需在程序中进行调用即可。


    2、硬件设计

    本章教程通过ADC1通道1读取开发板VCC引脚和GND引脚ADC值,并通过串口调试助手打印显示出来。


    3、软件设计

    CH32V103C8T6的ADC_IN1在PC1和PA1引脚,本文使用PA1,通过PA1读取开发板VCC引脚ADC值和GND引脚ADC值,具体程序如下:

    adc.h文件
    1. #ifndef __ADC_H
    2. #define __ADC_H

    3. #include "ch32v10x_conf.h"

    4. void adc_Init(void);
    5. u16 get_adc(u8 ch);

    6. #endif
    复制代码
    adc.h文件主要是函数的声明.

    adc.c文件
    1. #include "adc.h"

    2. void adc_Init(void)
    3. {
    4.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    6.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能GPIOA时钟和ADC

    7.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    8.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    9.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    10.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC时钟分频为6分频
    11.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;   //配置ADC为独立模式
    12.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;        //设置在单通道模式下执行转换
    13.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  //设置在单次模式下执行转换
    14.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //设置转换不是由外部触发启动
    15.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //设置ADC数据右对齐
    16.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    17.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);                    //根据ADC_InitStructure中指定的参数初始化ADC1寄存器

    18.     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1

    19.     ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置ADC1校准寄存器。

    20.     while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束

    21.     ADC_StartCalibration(ADC1); //开启AD校准

    22.     while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));      //等待校准结束
    23. }

    24. u16 get_adc(u8 ch)
    25. {
    26.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );//为所选ADC常规通道配置其在序列器中的相应列组及其采样时间。

    27.     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1软件启动转换

    28.     while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); //等待转换结束

    29.     return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回常规通道的最后一个ADC1转换结果数据
    30. }
    复制代码

    adc.c文件主要是对ADC的相关配置以及获取ADC_IN1的值,具体配置流程如下:

    1、使能ADC及GPIOA
    1. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能GPIOA时钟和ADC
    复制代码

    2、初始化PA1引脚,设置GPIO模式为模拟输入模式
    1.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    2.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    3.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    复制代码

    3、设置ADC分频及工作模式配置
    1.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC时钟分频为6分频
    2.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;   //配置ADC为独立模式
    3.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;        //设置在单通道模式下执行转换
    4.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  //设置在单次模式下执行转换
    5.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //设置转换不是由外部触发启动
    6.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //设置ADC数据右对齐
    7.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    8.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);                    //根据ADC_InitStructure中指定的参数初始化ADC1寄存器
    复制代码

    4、使能ADC及进行ADC校准
    1.     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1

    2.     ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置ADC1校准寄存器。

    3.     while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束

    4.     ADC_StartCalibration(ADC1); //开启AD校准

    5.     while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));      //等待校准结束
    复制代码

    5、编写ADC值获取函数
    1. u16 get_adc(u8 ch)
    2. {
    3.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );//为所选ADC常规通道配置其在序列器中的相应列组及其采样时间。

    4.     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1软件启动转换

    5.     while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); //等待转换结束

    6.     return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回常规通道的最后一个ADC1转换结果数据
    7. }
    复制代码
    通过以上配置,即可对VCC引脚及GND引脚ADC值进行读取。

    main.c文件
    1. int main(void)
    2. {
    3.        u16 adc;

    4.         Delay_Init();
    5.         USART_Printf_Init(115200);
    6.         adc_Init();

    7.         printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    8.         while(1)
    9.         {
    10.              adc=get_adc(ADC_Channel_1);
    11.              printf("adc_value:%d\r\n",adc);
    12.              Delay_Ms(250);
    13.         }
    14. }
    复制代码
    main.c文件主要进行相关函数的初始化以及打印输出通过ADC_IN1读取到的ADC值。


    4、下载验证

    将编译好的程序下载到开发板并复位,用杜邦线将PA1引脚分别与VCC引脚和GND引脚连接,读取ADC值。

    注意,此处VCC引脚连接3.3V。串口打印情况具体如下:

    当连接GND引脚时:
    CH32V CH573单片机芯片-第十章:CH32V103应用教程——ADCrisc-v单片机中文社区(1)

    当连接VCC(3.3V)引脚时:
    CH32V CH573单片机芯片-第十章:CH32V103应用教程——ADCrisc-v单片机中文社区(2)

    ADC.rar附件下载
    CH32V CH573单片机芯片-第十章:CH32V103应用教程——ADCrisc-v单片机中文社区(3) 9、ADC.rar (474.94 KB, 下载次数: 14)
    链接:https://pan.baidu.com/s/1hO9fz14OqVYyoWk-cfTFsw
    提取码:oera
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