【瑞萨RA8D1开发板，基于M85内核的图形MCU测评】RT-Thread ADC获取电压值

Bruceou

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开发环境：

IDE：MKD 5.38a

开发板：CPKCOR-RA8D1B开发板

MCU：R7FA8D1BHEC332AS00

1 RA8D1 ADC简介

RA8D1有2个ADC单元，每个ADC单元有12位、10位、8位读取数据的格式可以选择，在单元0上有20个ADC通道，而在单元1上有23个ADC通道。 ADC单元具有三种扫描方式分别为：单次描模式、连续扫描模式和分组扫描模式，

RA8D1的 ADC Unit 0 的结构框图如下图所示：

RA8D1的 ADC Unit 1 的结构框图如下图所示：

2 RT-Thread 的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。

A/D转换主要包括两个内容：采样保持和量化编码，将一个模拟信号进行采样，得到的样点转化为数字量，这是整个A/D转换过程的核心，量化编码分为好多算法，这里不深入研究了。ADC主要参数如下：

1.分辨率

AD转换器输出的数字量的最低位变化一个数时，对应输入模拟量的变化量，A/D转换器的位数越多，能够分辨的最小模拟电压值就越小，分辨率就越大，GD32的A/D转换器是12位的，位数越多，表示分辨率越高，恢复模拟信号时会更精确。

2.相对精度

A/D转换器实际输出数字量与理论值之间的最大差值称为相对精度。

3.转换速度

A/D转换器完成一次转换所需要的时间，一般是us级别的。

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：

函数	描述
rt_device_find()	根据 ADC 设备名称查找设备获取设备句柄
rt_adc_enable()	使能 ADC 设备
rt_adc_read()	读取 ADC 设备数据
rt_adc_disable()	关闭 ADC 设备

关于ADC的更多资料请参看RT-Thread官方手册：

https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/adc/adc

3 硬件连接

P006引脚可以连接到MCU内部的 ADC0 外设，从而对电位器输入的模拟信号进行采集。

4 RA8D1 ADC配置

接下来配置ADC，只需要简单配置就可使用。双击工程中的 RA Smart Configurator 图标，第一次打开需要配置正确的 FSP 安装路径。

• FSP配置ADC
  1.配置扫描通道对应的引脚
  首先依次点击 “Pins” -> “Peripherals” -> “ADC0” 来配置通道 AN002对应的引脚为 P006。如下图所示。
  
  2.配置ADC name、unit、mode，选择扫描的通道编号
  然后依次点击 “Stacks” -> “New Stack” -> “Analog” -> “ADC (r_adc)” 来配置ADC模块。 如下图所示。
  
  
  Table 1-1 ADC 属性介绍

  ADC属性	描述
  General > Name	模块实例名
  General > Unit	指定要使用的ADC单元
  General > Resolution	指定转换分辨率
  General > Alignment	指定转换结果对齐方式
  General > Clear after read	读取转换结果后自动清除
  General > Mode	模式 Single Scan：单次扫描 Continuous Scan：连续扫描 Group Scan：组扫描
  General > Double-trigger	双触发
  Input > Channel Scan Mask (channel availability varies by MCU)	该通道位掩码用于使能 ADC 通道； 若是在组模式下，则是用于指定哪些通道归属于扫描组 A。 这里要勾选 “Channel 0”，图上由于篇幅关系没有标出来
  Interrupts > Normal/Group A Trigger	正常模式下的或组模式下组A的触发类型。 这里按照默认，选择软件触发
  Interrupts > Callback	中断回调函数。设置为 adc_callback
  Interrupts > Scan End Interrupt Priority	扫描完成中断优先级
  Extra > ADC Ring Buffer	ADC环形缓冲区

  
  配置完成之后可以按下快捷键“Ctrl + S”保存， 最后点右上角的 “Generate Project Content” 按钮，让软件自动生成配置代码即可。
• 配置ADC通道

然后打开对应的通道

5 ADC代码实现

笔者这里使用ADC0的通道2，核心代码如下：

#define ADC_DEV_NAME "adc0" /* ADC 设备名称 */

#define ADC_DEV_CHANNEL 2 /* ADC 通道 */

#define REFER_VOLTAGE 330 /* 参考电压 3.3V,数据精度乘以100保留2位小数*/

#define CONVERT_BITS (1 << 12) /* 转换位数为12位 */

static int adc_vol_sample(int argc, char *argv[])

{

rt_adc_device_t adc_dev;

rt_uint32_t value, vol;

rt_err_t ret = RT_EOK;

/* 查找设备 */

adc_dev = (rt_adc_device_t)rt_device_find(ADC_DEV_NAME);

if (adc_dev == RT_NULL)

{

rt_kprintf("adc sample run failed! can't find %s device!\n", ADC_DEV_NAME);

return RT_ERROR;

}

/* 使能设备 */

ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);

/* 读取采样值 */

value = rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);

rt_kprintf("the value is :%d \n", value);

/* 转换为对应电压值 */

vol = value * REFER_VOLTAGE / CONVERT_BITS;

rt_kprintf("the voltage is :%d.%02d \n", vol / 100, vol % 100);

/* 关闭通道 */

ret = rt_adc_disable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);

return ret;

}

/* 导出到 msh 命令列表中 */

MSH_CMD_EXPORT(adc_vol_sample, adc voltage convert sample);

6 测试验证

编译下载，调试信息如下：

从以上打印信息可以看出，adc0已经使能，然后使用MSH命令‘adc_vol_sample’即可使能ADC线程。

笔者这里将P006接到GND和3.3V电压上，和实际的电压是相符的。

杨子2015

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