為實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換，硬件與軟件設(shè)計(jì)均需遵循特定原則。硬件層面需優(yōu)化信號(hào)調(diào)理、參考電壓及抗干擾設(shè)計(jì)；軟件層面需合理配置采樣參數(shù)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波及異常處理。本文將結(jié)合實(shí)際開發(fā)場(chǎng)景，詳解ADC硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)的關(guān)鍵要點(diǎn)，為開發(fā)者提供ADC轉(zhuǎn)換的實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo)。

本文將分享硬件參考設(shè)計(jì)及LuatOS開發(fā)相關(guān)API，帶你快速了解ADC的軟硬件實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)。

01. 模組相關(guān)管腳

Air780EPM系列模組與ADC相關(guān)的管腳，包括：

ADC0，PIN9；

ADC1，PIN96；

ADC2，PIN77；

ADC3，PIN76；

02. 主要功能說(shuō)明

雖然我們?cè)跍贤ê徒涣髦辛?xí)慣稱為ADC，但更為準(zhǔn)確的稱呼應(yīng)該是AUXADC，AUXADC是芯片內(nèi)部的輔助ADC通道，主要用于溫度監(jiān)測(cè)、電池電量檢測(cè)等。

Air780EPM系列模組共有4個(gè)AUXADC通道，包含以下三個(gè)主要功能：

1）外接模擬電壓信號(hào)檢測(cè)通路

選擇內(nèi)部分壓電路，適用于外接信號(hào)電壓范圍為0~3.3V；

選擇直通AUXADC輸入端的通路，適用于電壓范圍0~1.6V；或經(jīng)外部分壓后在1.6V，分壓后電壓范圍需控制 0~1.6V。

2）VBAT電壓檢測(cè)通路

VBAT電壓經(jīng)過(guò)分壓電路到達(dá)AUXADC輸入口。

3）溫度傳感器檢測(cè)通路

模組芯片內(nèi)部溫度檢測(cè)：芯片溫度發(fā)生變化時(shí)，片內(nèi)Thermal Sensor的電壓信號(hào)也會(huì)隨之變化，將THM_VBE信號(hào)送至AUXADC測(cè)試。

▼ ADC內(nèi)部框圖 ▼

相關(guān)注意事項(xiàng)如下：

圖中用AIO表示從外部輸入到模組內(nèi)部AUXADC的部分，可以理解為直接連接到模組ADC管腳的電平；

片內(nèi)電阻絕對(duì)偏差：
MAX= ±8.5%(-40~85 ℃)；

片內(nèi)電阻的相對(duì)偏差，阻值比誤差：
MAX=+/-0.15%(-40~85 ℃)；

AUXADC可以選擇內(nèi)部分壓，也可以選擇外部分壓，不管選擇外部分壓還是內(nèi)部分壓，都需要調(diào)整合適的分壓比，保證AUXADC輸入端電壓在0~1.6V范圍；

當(dāng)被測(cè)電壓低于1.6V時(shí)：
外部無(wú)需分壓，內(nèi)部也無(wú)需分壓；

LuatOS ADC函數(shù)對(duì)應(yīng)選擇：

adc.ADC_RANGE_MIN

當(dāng)被測(cè)電壓低于3.3V時(shí)：
外部無(wú)需分壓，內(nèi)部需要分壓至1.6V以內(nèi)，LuatOS已將該部分在底層做好，ADC函數(shù)對(duì)應(yīng)選擇：

adc.ADC_RANGE_MAX

當(dāng)被測(cè)電壓大于3.3V時(shí)：
內(nèi)部無(wú)需分壓，外部需要分壓至1.6V以內(nèi)，LuatOS已將該部分在底層做好，ADC函數(shù)對(duì)應(yīng)選擇：

adc.ADC_RANGE_MIN

讀取模組芯片溫度的常量為：

adc.CH_CPU
可檢測(cè)溫度范圍為-40 °C~85 °C ，外部硬件電路上無(wú)需任何操作；

讀取VBAT電壓的常量為：

adc.CH_VBAT
電壓范圍為2.2~4.8V；在VBAT輸入電壓范圍3.3~4.35V之內(nèi)，外部硬件電路上無(wú)需任何操作。

03. ADC性能參數(shù)

分辨率：12bit

時(shí)鐘頻率（Fc）：1.625MHz~6.5MHz

采樣頻率：Fc/16

典型功耗：500μA

更多參數(shù)說(shuō)明，詳見下方圖表：

04. 注意事項(xiàng)及硬件參考設(shè)計(jì)

AUXADC的有效輸入范圍為0.1~1.5V，在0~0.1V和1.5~1.6V范圍可能存在較大誤差，不建議使用；

外部分壓時(shí)，如果AUXADC輸入電壓無(wú)法滿足低于1.6V，以NTC電阻為例，可使用如下圖右側(cè)所示電路進(jìn)行分壓設(shè)計(jì)：

如果不希望ADC變化太快，可以通過(guò)軟件算法處理，過(guò)濾掉變化較大的數(shù)值，也可以在硬件電路上增加濾波電路；

比如，外部分壓時(shí)，可以增加濾波電容增加ADC輸入穩(wěn)定性，但缺點(diǎn)是ADC的細(xì)微變化會(huì)被過(guò)濾掉，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際需要謹(jǐn)慎選擇。

特別說(shuō)明：
R300可以增加ESD能力，阻值建議為510Ω，不建議使用K級(jí)阻值的電阻。

參考設(shè)計(jì)如下圖示：

05. 與ADC相關(guān)的LuatOS API

關(guān)于LuatOS中ADC相關(guān)API的介紹，詳見：

https://docs.openluat.com/osapi/core/adc/

特別說(shuō)明：

所有ADC共用一個(gè)通道，同時(shí)只能調(diào)用一路ADC采樣，包括芯片溫度、VBAT電壓；

ADC打開( adc.open() )后，會(huì)產(chǎn)生約500μA的功耗，如需低功耗控制，請(qǐng)將ADC關(guān)閉( adc.close() )；

示例代碼：

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇