一、ADC是什么？

模拟数字转换器即A/D转换器，也称ADC(Analog to Digital Converter)，它作用是将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。对于我们使用的GPIO口来说，它只是对于一个电压值为就界限来读出高电平或低电平，高于某个电压值就为高电平1，而低于某个电压值就为低电平0。但是我们需要具体电压数值的变化，所以得用ADC采样，因为ADC采样可以将一个范围内的电压精确的读取出来，我们使用ADC模式即可获得电压连续变化的数值。

ADC采样的重要参数：

测量范围：就相当于量程，也就是ADC采样时你采样到的电压范围，如果超过了这个范围，那么就得自己去设计电压转换电路啦。
分辨率：分辨率也就相当于是我们ADC的最小测量刻度啦，比如 ADC的测量范围为 0-5V，分辨率设置为 12位，那么我们能测出来的最小电压就是 5V除以 2的 12次方，也就是 5/4096=0.00122V。分辨率越高，测出的最小电压越小，采集到的的信号越精准。
精度：与尺子的精度类似，如尺子最小单位为毫米，而毫米后的只能估算，而我们的ADC分辨率为12位，它的精度最高为11位也就是0.00224V，所以ADC采样出0.00224V的精度比0.00122V更可靠。
采样时间：模拟信号是不停变化的，而ADC稳定采样需要让外部信号保持一段时间，这样ADC才可以稳定采样，保持这个信号的这段时间就是采样时间。
采样率：也就是一秒采样多少次，采样率越高越好，采样率不够会导致部分信息丢失。

二、MQ-2烟雾传感器

1.MQ-2介绍

MQ-2烟雾传感器是一个多种气体探测器，常用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。

MQ-2的探测范围极其的广泛。它的优点：灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单。

如下图我使用的MQ-2：

MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的浓度而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。

需要注意的是：在使用之前必须加热一段时间，否则其输出的电阻和电压不准确。

2.MQ-2电路

MQ-2常用的电路有两种，一种使用采用比较器电路监控，另一种为ADC电路检测。以下图中的模块仅有比较器电路，ADC部分使用IGKBoard的主控集成的ADC进行检测：

MQ-2的引脚4输出随烟雾浓度变化的直流信号，被加到比较器U1A的2脚，Rp构成比较器的门槛电压。当烟雾浓度较高输出电压高于门槛电压时，比较器输出低电平（0v），此时LED亮报警；当浓度降低传感器的输出电压低于门槛电压时，比较器翻转输出高电平（Vcc），LED熄灭。调节Rp，可以调节比较器的门槛电压，从而调节报警输出的灵敏度。R1串入传感器的加热回路，可以保护加热丝免受冷上电时的冲击。

对于ADC电路而言，只需使用杜邦线将AOUT连接至ADC模拟输入端即可。

三、ADC驱动配置

首先和之前的配置一样，我们需要修改开发板上的DTOverlay配置文件，路径为/run/media/mmcblk1p1/config.txt 修改如下：

# Enable extra overlays
dtoverlay_extra=adc

四、采样测试

1.硬件连接

MQ-2传感器的工作电压在24V以下即可，在我们的板子上建议使用板载的5V电源进行供电，MQ-2在与开发板相连时候，主要连接如下三个引脚：

GND：该引脚连接在开发板的GND接地扩展引脚上；
VCC：该引脚连接到开发板的5V供电引脚上；
AOUT：是MQ-2模块的模拟输出引脚，该引脚应该连开发板上ADC功能的GPIO引脚上；

2.测试代码

adc_mq2.c

/**********************************************************************************      Copyright:  (C) 2023 Deng Yonghao<dengyonghao2001@163.com>*                  All rights reserved.**       Filename:  adc_mq2.c*    Description:  This file mq2 concentration source code.*                 *        Version:  1.0.0(2023年03月18日)*         Author:  Deng Yonghao <dengyonghao2001@163.com>*      ChangeLog:  1, Release initial version on "2023年03月18日 19时19分32秒"*                 ********************************************************************************/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>//需要读取的文件绝对路径
static char *file_path[] =
{"/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage_scale","/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage1_raw",
};enum path_index
{IN_VOLTAGE_SCALE = 0,IN_VOLTAGE1_RAW,
};typedef struct adc_dev_s
{int raw; //原始数据，数字值float scale;//精度值float act;  //实际值float conc; //浓度值
}adc_dev_t;static int file_data_read(char *filename, char *buf, size_t buf_size);int main(int argc, char **argv)
{char                   adc_buf[30] = {};adc_dev_t             mq2;memset(&mq2, 0, sizeof(mq2));while(1){if(file_data_read(file_path[IN_VOLTAGE_SCALE], adc_buf, sizeof(adc_buf)) < 0){printf("ERROR:Read %s failure.\n", file_path[0]);}mq2.scale = atof(adc_buf);//将字符串转换为浮点类型if(file_data_read(file_path[IN_VOLTAGE1_RAW], adc_buf, sizeof(adc_buf)) < 0){printf("ERROR:Read %s failure.\n", file_path[1]);}mq2.raw = atoi(adc_buf);//将字符串转化为整型mq2.act = (mq2.raw * mq2.scale) / 1000.f;//计算出实际电压值 mq2.conc = ((float)mq2.raw / 4095.f) * 100.f;//计算出实际浓度值                                             printf("MQ-2 实际电压值为:%.3fV, 浓度:%.1f%%\n", mq2.act, mq2.conc);sleep(1);}return 0;
}/*读取文件的字符串*/
static int file_data_read(char *filename, char *buf, size_t buf_size)
{int ret = 0;int fd = -1;if(!filename || !buf || !buf_size){printf("Error filename or str \n");return -1;}fd = open(filename, O_RDONLY);if(fd < 0){printf("Open file '%s' failure: %s\n", filename, strerror(errno));ret = -2;goto CleanUp;}memset(buf, 0, buf_size);if(read(fd, buf, buf_size) < 0){printf("Read data from '%s' failure: %s\n", filename, strerror(errno));ret = -3;goto CleanUp;}CleanUp:if(fd > 0){close(fd);}return ret;
}

3.Makefile

CC=arm-linux-gnueabihf-gcc
APP_NAME=adc_mq2all:clean@${CC} ${APP_NAME}.c -o ${APP_NAME}clean:@rm -f ${APP_NAME}

4.运行测试

首先交叉编译，然后下载到开发板上并赋予权限：

运行程序，然后让打火机释放可燃气体，然后可以看见传感器ADC采样的变化：

运行测试成功。

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