本文为在用龙芯1c做3D打印机过程中的笔记。龙芯1c做的3d打印机简称“龙印”，Git地址“https://gitee.com/caogos/marlin_ls1c”

本文重点放在TM7705和ntc热敏电阻结合实现测量温度上，另外有一篇重点放在TM7705的驱动上。详见《【龙印】龙芯1c上双路16位AD芯片TM7705的linux驱动》http://blog.csdn.net/caogos/article/details/53034196

电路分析

手里只有在淘宝上买的“安富莱”的TM7705模块，接上NTC热敏电阻测了一下，测量电压精度还不错。测得ad=555，通过计算得到热敏电阻电压=5/1024*555=2.71v，用万用表测得NTC热敏电阻两端电压为2.66V，误差0.05V，精度还不错。

虽然这个模块测量电压精度还不错，但是用这个模块通过测量NTC热敏电阻的阻值来间接测量温度的精度确不理想。下面来看测试的一组结果

先介绍下背景知识，NTC热敏电阻测温的电路如下

如旁边的英文注释所说，通常上图的R1不接，R2=4.7k。开源3D打印机的扩展板ramps1.4中的电路也是这样的。

也就是说，只需要一个4.7k电阻和NTC热敏电阻就可以用TM7705测温了。好，接上后测得如下结果

AD=555

用万用表测得NTC热敏电阻的为138.1k。

查询“100K 3950 NTC热敏电阻阻值温度表”（这个表百度上很多）可知：当NTC阻值=138.1K时，温度约为18度。

然后用AD值查询脚本“createTemperatureLookup.py”生成的AD与温度对应的表得到的结果确不是18度。

脚本“createTemperatureLookup.py”来源于https://github.com/reprap/firmware/blob/master/createTemperatureLookup.py，注解在http://www.reprap.org/wiki/Thermistor

marlin中的“createTemperatureLookupMarlin.py”功能相同，都是生成AD与阻值的对应表。（个人）认为还是reprap firmware中的脚本“createTemperatureLookup.py”的源码更好理解。

可是脚本中的参数应该改为多少了？模块用的是2.5的基准电源，但是模拟输入端用两个10k电阻并联分压了，是不是可以认为基准电压应该为2.5*2呢？

由于龙芯1c的spi的sck线是3.3v的，所以TM7705的电源也是3.3v的，那NTC热敏电阻和4.7k电阻的电源是3.3v呢？还是5v呢？

首先可以用3.3v的，如果用5v的，可能超过tm7705测量的最大值，因为Tm7705是3.3v电源，也就是NTC热敏电阻两端电压超过3.3v后，不论是多少都是0xffffff。满量程了。

好，就接3.3v，可是把脚本“createTemperatureLookup.py”中的self.vcc改为3.3，不论把self.vadc改为2.5还是5，生成的AD和温度对应表（AD=555对应的温度）都不对。

后来发现在TM7705模块输入端不是还有两个10k电阻吗，再看看前面的NTC热敏电阻测温的标准电路图，发现TM7705模块模拟输入端的串联的两个10k电阻的“位置”有点像标准电路图中的R1.即R1=20k，如下图所示

脚本“createTemperatureLookup.py”中默认的是0，修改脚本后，重新生成，发现也不对。

没办法，只有分析脚本源码了，看看到底是哪里的问题。脚本也不复杂，关键是函数temp(self,adc)，输入ad值，返回的就是温度，就三行代码如下

    def temp(self,adc):"Convert ADC reading into a temperature in Celcius"v = adc * self.vadc / 1024          # convert the 10 bit ADC value to a voltager = self.rs * v / (self.vs - v)     # resistance of thermistorreturn (self.beta / log(r / self.k)) - 273.15        # temperature

注释已经写得很清楚，第一行就是将ad值转换为电压值，第二行通过电压和流过的电流算出电阻，第三行就是根据电阻算出温度。

既然这样，那就手动算一下

AD=555，那么V=5/1024*555=2.71v，流过4.7k电阻的电流=(3.3-2.71)/4.7=0.125，流过TM7705模拟输入端两个串联的10k电阻的电流=2.71/20=0.1355。这时候你会发现，不对啊，怎么流过4.7k电阻的电流还要小一些呢？

是的，上面的计算都是理论值的计算，实际上，电源电压不是3.3v，而是3.38v；4.7k电阻的阻值是4.6k，两个串联的10k电阻的阻值应该也不是刚好20k。

基于此，把TM7705模拟输入端的两个串联的电阻取下来，并把基准电源引出来给4.7k电阻和NTC热敏电阻供电。电路如下

修改后的模块

修改前的模块

测试发现，效果不错。

我们要的是准确的AD值，与基准电压是多少没关系。可以直接给tm7705供电的3.3v电源作为基准电源，同时给4.7k电阻和NTC热敏电阻供电，只是不知道这种情况精度怎么样。

源码

好说了这么多，还是贴源码出来

temp.c

// 温度相关#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include "public.h"#define TEMP_AD_MAX                 ((0x1<<10)-1)       // ad的最大值，ad是十位的
#define TEMP_IS_VALID_AD(ad)        ((TEMP_AD_MAX>=(ad)) && (0<=(ad)))       // 判断ad是在量程范围内
#define TEMP_BUFF_SIZE              (64)                // 缓存大小// TM7705的通道
enum
{TM7705_CH_1 = 0,            // 通道1TM7705_CH_2 = 1             // 通道2
};// 以下根据ntc热敏电阻参数用脚本生成的adc值与温度一一对应的表格
// 左边为adc值，右边为温度(单位:摄氏度)
// 详细请参考源码目录中的脚本"createTemperatureLookup.py"
// python createTemperatureLookup.py
// Thermistor lookup table for RepRap Temperature Sensor Boards (http://make.rrrf.org/ts)
// Made with createTemperatureLookup.py (http://svn.reprap.org/trunk/reprap/firmware/Arduino/utilities/createTemperatureLookup.py)
// ./createTemperatureLookup.py --r0=100000 --t0=25 --r1=0 --r2=4700 --beta=3950 --max-adc=1023
// r0: 100000
// t0: 25
// r1: 0
// r2: 4700
// beta: 3950
// max adc: 1023
#define NUMTEMPS 40
const short temptable[NUMTEMPS][2] = {{1, 938},{27, 326},{53, 269},{79, 239},{105, 219},{131, 204},{157, 192},{183, 182},{209, 174},{235, 166},{261, 160},{287, 153},{313, 148},{339, 143},{365, 138},{391, 133},{417, 129},{443, 125},{469, 120},{495, 116},{521, 113},{547, 109},{573, 105},{599, 101},{625, 98},{651, 94},{677, 90},{703, 86},{729, 82},{755, 78},{781, 74},{807, 70},{833, 65},{859, 60},{885, 54},{911, 48},{937, 41},{963, 31},{989, 18},{1015, -8}
};// 读取指定通道的ad值
// @channel 通道号
// @adc_p 读到的ad值
// @ret 成功 or 失败
int temp_get_ad(int channel, UINT16 *adc_p)
{const char ch1_path[] = {"/sys/bus/spi/drivers/TM7705/spi0.1/ch1"};const char ch2_path[] = {"/sys/bus/spi/drivers/TM7705/spi0.1/ch2"};const char *dev_file_path = NULL;int fd = 0;int ret = 0;unsigned int value = 0;char buff[TEMP_BUFF_SIZE] = {0};// 不同的通道对应/sys下不同的文件if (TM7705_CH_1 == channel){dev_file_path = ch1_path;}else{dev_file_path = ch2_path;}fd = open(dev_file_path, O_RDONLY);if (-1 == fd){printf("[%s] open device file fail.\n", __FUNCTION__);return ERROR;}memset(buff, 0, TEMP_BUFF_SIZE);ret = read(fd, buff, TEMP_BUFF_SIZE-1);if (0 > ret){printf("[%s] not read data. ret=%d\n", __FUNCTION__, ret);close(fd);return ERROR;}sscanf(buff, "%u\n", &value);value = value >> 6;
//    printf("[%s] value=%u, buff=%s\n", __FUNCTION__, value, buff);close(fd);if (!TEMP_IS_VALID_AD(value)){printf("[%s] adc convert fail. ad=%u\n", __FUNCTION__, value);return ERROR;}*adc_p = value;             // 输出ad值return SUCCESS;
}// 根据adc值计算温度值
// ntc热敏电阻的阻值温度曲线被分为n段，每段可以近似为直线，
// 所以温度值的计算就转变为查表再计算
// @ad ad值(取值范围为0-1023)
// @temp_p 温度值，单位摄氏度
// @ret 成功 or 失败
int temp_calc_from_ad(UINT16 ad, float *temp_p)
{float celsius = 0.0;        // 温度值，单位摄氏度int i = 0;// 判断adc值是否在量程范围内if (!TEMP_IS_VALID_AD(ad)){return ERROR;}// 判断是否在表格所表示的范围内if (ad < temptable[0][0])               // 小于表格的最小adc{*temp_p = temptable[0][1];          // 取最小值return SUCCESS;}if (ad > temptable[NUMTEMPS-1][0])      // 大于表格的最大adc{*temp_p = temptable[NUMTEMPS-1][1]; // 取最大值return SUCCESS;}// 查表// 这里是从adc由低到高，逐个区间进行比较，没有采用折半查找for (i=1; i<NUMTEMPS; i++)              // 注意，这里是从1开始的，巧妙之处就在这里{if (ad < temptable[i][0])           // 判断是否在这个区间{// t = t0 + (adc-adc0)*kcelsius = temptable[i-1][1] +                   // t0(ad - temptable[i-1][0]) *            // adc-adc0((float)(temptable[i][1]-temptable[i-1][1]) / (float)(temptable[i][0]-temptable[i-1][0]));   // k
//            printf("[%s] adc=%u, celsius=%f\n", __FUNCTION__, ad, celsius);*temp_p = celsius;return SUCCESS;}}return ERROR;
}// 获取温度值
// @temp_p 温度值，单位摄氏度
// @ret 成功 or 失败
int temp_get(float *temp_p)
{UINT16 ad = 0;int ret = ERROR;// 获取ad值ret = temp_get_ad(TM7705_CH_1, &ad);if (SUCCESS != ret){printf("[%s] get channel 1's ad fail.\n", __FUNCTION__);return ret;}
//    printf("[%s] ad=%u\n", __FUNCTION__, ad);// 根据ad计算温度值return temp_calc_from_ad(ad, temp_p);
}// 测试函数
void temp_gest(void)
{float temp = 0.0;int ret = ERROR;ret = temp_get(&temp);if (SUCCESS != ret){printf("[%s] temp_get fail. ret=%d\n", __FUNCTION__, ret);return ;}printf("[%s] current temp=%f\n", __FUNCTION__, temp);return ;
}

createTemperatureLookup.py

#!/usr/bin/python
#
# Creates a C code lookup table for doing ADC to temperature conversion
# on a microcontroller
# based on: http://hydraraptor.blogspot.com/2007/10/measuring-temperature-easy-way.html
"""Thermistor Value Lookup Table GeneratorGenerates lookup to temperature values for use in a microcontroller in C format based on:
http://hydraraptor.blogspot.com/2007/10/measuring-temperature-easy-way.htmlThe main use is for Arduino programs that read data from the circuit board described here:
http://make.rrrf.org/ts-1.0Usage: python createTemperatureLookup.py [options]Options:-h, --help            show this help--r0=...          thermistor rating where # is the ohm rating of the thermistor at t0 (eg: 10K = 10000)--t0=...          thermistor temp rating where # is the temperature in Celsuis to get r0 (from your datasheet)--beta=...            thermistor beta rating. see http://reprap.org/bin/view/Main/MeasuringThermistorBeta--r1=...          R1 rating where # is the ohm rating of R1 (eg: 10K = 10000)--r2=...          R2 rating where # is the ohm rating of R2 (eg: 10K = 10000)--num-temps=...   the number of temperature points to calculate (default: 20)--max-adc=...     the max ADC reading to use.  if you use R1, it limits the top value for the thermistor circuit, and thus the possible range of ADC values
"""from math import *
import sys
import getoptclass Thermistor:"Class to do the thermistor maths"def __init__(self, r0, t0, beta, r1, r2):self.r0 = r0                        # stated resistance, e.g. 10Kself.t0 = t0 + 273.15               # temperature at stated resistance, e.g. 25Cself.beta = beta                    # stated beta, e.g. 3500self.vadc = 2.5                     # ADC referenceself.vcc = 2.5                      # supply voltage to potential dividerself.k = r0 * exp(-beta / self.t0)   # constant part of calculationif r1 > 0:self.vs = r1 * self.vcc / (r1 + r2) # effective bias voltageself.rs = r1 * r2 / (r1 + r2)       # effective bias impedanceelse:self.vs = self.vcc                   # effective bias voltageself.rs = r2                         # effective bias impedancedef temp(self,adc):"Convert ADC reading into a temperature in Celcius"v = adc * self.vadc / 1024          # convert the 10 bit ADC value to a voltager = self.rs * v / (self.vs - v)     # resistance of thermistorreturn (self.beta / log(r / self.k)) - 273.15        # temperaturedef setting(self, t):"Convert a temperature into a ADC value"r = self.r0 * exp(self.beta * (1 / (t + 273.15) - 1 / self.t0)) # resistance of the thermistorv = self.vs * r / (self.rs + r)     # the voltage at the potential dividerreturn round(v / self.vadc * 1024)  # the ADC readingdef main(argv):r0 = 100000;t0 = 25;beta = 3950;r1 = 0;r2 = 4700;num_temps = int(40);try:opts, args = getopt.getopt(argv, "h", ["help", "r0=", "t0=", "beta=", "r1=", "r2=", "num-temps="])except getopt.GetoptError:usage()sys.exit(2)for opt, arg in opts:if opt in ("-h", "--help"):usage()sys.exit()elif opt == "--r0":r0 = int(arg)elif opt == "--t0":t0 = int(arg)elif opt == "--beta":beta = int(arg)elif opt == "--r1":r1 = int(arg)elif opt == "--r2":r2 = int(arg)elif opt == "--num-temps":num_temps = int(arg)if r1:max_adc = int(1023 * r1 / (r1 + r2));else:max_adc = 1023increment = int(max_adc/(num_temps-1));t = Thermistor(r0, t0, beta, r1, r2)adcs = range(1, max_adc, increment);
#   adcs = [1, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 130, 150, 190, 220,  250, 300]first = 1print "// Thermistor lookup table for RepRap Temperature Sensor Boards (http://make.rrrf.org/ts)"print "// Made with createTemperatureLookup.py (http://svn.reprap.org/trunk/reprap/firmware/Arduino/utilities/createTemperatureLookup.py)"print "// ./createTemperatureLookup.py --r0=%s --t0=%s --r1=%s --r2=%s --beta=%s --max-adc=%s" % (r0, t0, r1, r2, beta, max_adc)print "// r0: %s" % (r0)print "// t0: %s" % (t0)print "// r1: %s" % (r1)print "// r2: %s" % (r2)print "// beta: %s" % (beta)print "// max adc: %s" % (max_adc)print "#define NUMTEMPS %s" % (len(adcs))print "short temptable[NUMTEMPS][2] = {"counter = 0for adc in adcs:counter = counter +1if counter == len(adcs):print "   {%s, %s}" % (adc, int(t.temp(adc)))else:print "   {%s, %s}," % (adc, int(t.temp(adc)))print "};"def usage():print __doc__if __name__ == "__main__":main(sys.argv[1:])

可以用万用表测量NTC热敏电阻阻值，然后查询阻值与温度对应关系表，得到的温度值T1，用AD查询脚本“createTemperatureLookup.py”生成表对应的温度值T2，比较T1和T2的误差，看是否在可接受的范围内。

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