GD32 ADC检测电压
GD32 ADC检测电压
https://blog.csdn.net/yangkunhenry/article/details/112757855
GD32的参考电压在规格书上没有查到,但是由于GD32 和STM32的“某种关系“。。。STM32 的内部参考电压是1.2V,所以GD32的可以想象也是1.2V。(最终通过计算发现确实应该是1.2V)
ADC输出的值是一个数字量, 没有单位的.
12位的ADC 最大的数字量是4096, 那么ADC输出值只能在0~4096之间
ADC分辨率12位=4096,采样参考电源是3.3V,所以从0-3.3V按分辨率计算,每位采样值是(3.3/4096)
今天给大家简单介绍一下ADC器件的常识。
ADC,模数转换器,功能是把模拟电压转换成数字量。
概念听的模糊,说点实际的吧:把你要测的电压那条线,连接到ADC的用来测试电压的引脚上,ADC模块就会检测到这个电压,并且自动转换成一个数字,我们读出这个数字,然后知道这个数字和电压的对应关系,就可以知道现在的电压是多大了。
有些单片机内部有ADC模块,在单片机外部引出测试用的ADC引脚。
有些单片机内部没有ADC模块,可以用单独的ADC芯片,单独的ADC芯片一般留有与单片机通信的接口,常见的是8位并口、I2C口、SPI口。单片机通过通信接口与外部ADC模块连接读取ADC芯片的转化值。
分辨率
不管是单片机内部的ADC,还是独立的ADC芯片,都有一个分辨率指标。
一般的分辨率有8位、10位、12位、16位、24位。
先要知道,位就是bit,就是计算机界是最小的单位,8个位是1个字节。
8位数字,最大值就是255,范围从0~255。
10位数字,最大值就是1023,范围从0~1023。
12位数字,最大值就是4095,范围从0~4095。
14位数字,最大值就是16383,范围从0~16383。
16位数字,最大值就是65535,范围从0~65535。
24位数字,最大值就是16777215,范围从0~16777215。
为什么“位”可以表示分辨率?
假设一个我们要测一个0~5V的电压信号。
用8位分辨率的ADC测,输入电压是0V时,得到的数字是0,输入电压是5V时,得到的数字是255。
用12位分辨率的ADC测,输入电压是0V时,得到的数字是0,输入电压是5V时,得到的数字是4095。
8位的ADC,得到的数字每增加1,实际上电压增加5/256=0.0195V。
16位的ADC,得到的数字每增加1,实际上电压增加5/4096=0.0012V。
可以看出来8位和16位在电压的分辨率上是由差异的,比如说我测电压,分别用8位和16位的去测试,得到的数字都是1,对于8位来说小于0.0195V的可能都是1,但是16位的ADC测的的数字是1的话,那么我们就能知道电压大概是0.0012V,是不是很精确。所以用多大的分辨率是看你的硬件条件和你的采样精准度需求
再比如,我们知道当前待测的电压的精确值是0.015V,那我们用8位的ADC得到的数字,就是1,当你得到1的时候,只能认为是1*5/256=0.0195V的电压。
那如果用12位的ADC测0.015V的电压的话,得到的数字就是12或者13,如果是12的话,我们转化一下,就会认为是12*5/4096=0.0147V,如果得到的数字是13的话,我们转一下,就会认为是13*5/4095=0.0159V。
对比一下数字,就可以看出来,位数越高的分辨率,就可以测得更精确的电压。
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下面是我找的网友的博客中对STM32的总结,看起来GD32 和STM32的ADC 很“雷同”
没有STM32的SPEC,这里我贴出来GD32的SPEC中关于内部参考电压部分:
我们的项目需要去简单测试电源电压Vbat,电路是这样的。(这里只关注PA7 和 PA6)
PA7的复用功能是ADC0
看下PA7的 PIN脚功能有哪些:
Default 是PA7 也就是GPIO引脚
Alternat功能有 ADC01_17 也就是可以作为ADC0或者ADC1的 第7个Channel通道
所以针对这个PA7 PIN的功能使能需要做以下工作:
/* enable GPIOA clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);/* 这里AF就是指我需要用Alternate Function的意思,复用的功能的Clock要打开 */
/* enable ADC1 clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC1);
/* config ADC clock */
rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV4);
/* config the GPIO as analog mode */
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_7); /* GPIO_MODE_AIN 配置为Analog In mode */
对于PA6的配置就比较简单了
/* enable GPIOA clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
/* configure PA6 GPIO port */
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_6);
/* set PA6 output */
gpio_bit_set(GPIOA,GPIO_PIN_6);
中间的配置就不说了,还是比较多:
直说一下最后的计算方式:
/*
* 这个Vref_adc 表示的是1.2V的参考电压,用当前的分辨率测试到的ADC值是这么多 ,
*/
Vref_adc =adc_regular_channel_data_read(ADC0, ADC_CHANNEL_17);
/*
* 这个Pin7_adc 表示的是Vbat/2的参考电压,用当前的分辨率测试到的ADC值是这么多,
* 所以采用比例的方式 1.2V : Vref_adc = Vbat/2 : Pin7_adc
* Vbat /2 = (1.2 * Pin7_adc) / Vref_adc
* Vbat = 1.2 * Pin7_adc * 2 / Vref_adc
*/
Pin7_adc =adc_regular_channel_data_read(ADC1, ADC_CHANNEL_7);
Vbat = 1.2 * Pin7_adc * 2 / Vref_adc
关于这个对应关系,网友有解释:利用ST MCU内部基准参考电压监测电源电压及其它 - STM32/8 (51hei.com)
下面是网友对SMT32由内部参考电压获取 ADCpin 电压的计算方式,可以看出来都是一样的。
STM32 中的ADC 参考电压
每个STM32芯片都有一个内部的参照电压,相当于一个标准电压测量点,在芯片内部连接到ADC1的通道17。
根据数据手册中的数据,这个参照电压的典型值是1.20V,最小值是1.16V,最大值是1.24V。这个电压基本不随外部供电电压的变化而变化。
不少人把这个参照电压与ADC的参考电压混淆。ADC的参考电压都是通过Vref+提供的。100脚以上的型号,Vref+引到了片外,引脚名称为Vref+;64脚和小于64脚的型号,Vref+在芯片内部与VCC信号线相连,没有引到片外,这样AD的参考电压就是VCC上的电压。
在ADC的外部参考电压波动,或因为Vref+在芯片内部与VCC相连而VCC变化的情况下,如果对于ADC测量的准确性要求不高时,可以使用这个内部参照电压得到ADC测量的电压值。
具体方法是在测量某个通道的电压值之前,先读出参照电压的ADC测量数值,记为ADrefint;再读出要测量通道的ADC转换数值,记为ADchx;则要测量的电压为:
Vchx = Vrefint * (ADchx/ADrefint)
其中Vrefint为参照电压=1.20V(STM32F107)。
如何用VDDA作为ADC参考电压,当测量信号电压超过这个范围可以用精密电阻分压或者放大器分压,或者选择合适的外部电压基准芯片。
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原文链接:https://blog.csdn.net/yangkunhenry/article/details/112757855
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