[经验]

基于RT-Thread系统的ADC模数转换器简介

2022-6-24 14:41:35

1012 adc 模数转换器 RT-Thread

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。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模数转换器可以实现这个功能，在各种不同的产品中都可以找到它的身影。与之相对应的 DAC(Digital-to-Analog Converter)，它是 ADC 模数转换的逆向过程。ADC 最早用于对无线信号向数字信号转换。如电视信号，长短播电台发射接收等。

转换过程

如下图所示模数转换一般要经过采样、保持和量化、编码这几个步骤。在实际威廉希尔官方网站中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。

采样是将时间上连续变化的模拟信号转换为时间上离散的模拟信号。采样取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定的值，在采样威廉希尔官方网站后要求将所采样的模拟信号保持一段时间。

将数值连续的模拟量转换为数字量的过程称为量化。数字信号在数值上是离散的。采样保持威廉希尔官方网站的输出电压还需要按照某种近似方式归化到与之相应的离散电平上，任何数字量只能是某个最小数量单位的整数倍。量化后的数值最后还需要编码过程，也就是 A/D 转换器输出的数字量。

分辨率

分辨率以二进制（或十进制）数的位数来表示，一般有8位、10位、12位、16位等，它说明模数转换器对输入信号的分辨能力，位数越多，表示分辨率越高，恢复模拟信号时会更精确。

精度

精度表示 ADC 器件在所有的数值点上对应的模拟值和真实值之间的最大误差值，也就是输出数值偏离线性最大的距离。

转换速率

转换速率是指 A/D 转换器完成一次从模拟到数字的 AD 转换所需时间的倒数。例如，某 A/D 转换器的转换速率为 1MHz，则表示完成一次 AD 转换时间为 1 微秒。

访问 ADC 设备

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：

查找 ADC 设备

应用程序根据 ADC 设备名称获取设备句柄，进而可以操作 ADC 设备，查找设备函数如下所示：

一般情况下，注册到系统的 ADC 设备名称为 adc0，adc1等，使用示例如下所示：

使能 ADC 通道

在读取 ADC 设备数据前需要先使能设备，通过如下函数使能设备:

使用示例如下所示：

读取 ADC 通道采样值

读取 ADC 通道采样值可通过如下函数完成：

使用 ADC 采样电压值的使用示例如下所示：

实际电压值的计算公式为：采样值 * 参考电压 / （1 << 分辨率位数），上面示例代码乘以 100 将数据放大，最后通过 vol / 100 获得电压的整数位值，通过 vol % 100 获得电压的小数位值。

关闭 ADC 通道

关闭 ADC 通道可通过如下函数完成：

使用示例如下所示：

FinSH 命令

在使用设备前，需要先查找设备是否存在，可以使用命令 adc probe 后面跟注册的 ADC 设备的名称。如下所示：

使能设备的某个通道可以使用命令 adc enable 后面跟通道号。

读取 ADC 设备某个通道的数据可以使用命令 adc read 后面跟通道号。

关闭设备的某个通道可以使用命令 adc disable 后面跟通道号。

ADC 设备使用示例

ADC 设备的具体使用方式可以参考如下示例代码，示例代码的主要步骤如下：

首先根据 ADC 设备名称 “adc1” 查找设备获取设备句柄。

使能设备后读取 adc1 设备对应的通道 5 的采样值，然后根据分辨率为 12 位，参考电压为 3.3V 计算实际的电压值。

最后关闭 ADC 设备对应通道。

运行结果：打印实际读取到的转换的原始数据和经过计算后的实际电压值。

原作者：RT-Thread文档中心