ambiq apollo3 ADC实例程序注释

news2025/3/29 19:31:19

#include "am_mcu_apollo.h" // Apollo MCU 外设寄存器定义和HAL库
#include "am_bsp.h" // 板级支持包（引脚定义、LED函数等）
#include "am_util.h" // 通用工具函数（如printf重定向）

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// 全局变量
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static void *g_ADCHandle; // ADC设备句柄，用于操作ADC实例
uint32_t g_ui32SampleCount; // ADC采样计数信号量（ISR与主程序同步）
uint16_t g_ui16ADCVDD_code; // 电压分压器的ADC原始码值（电池电压）
uint16_t g_ui16ADCTEMP_code; // 温度传感器的ADC原始码值

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// ADC配置结构体
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const static am_hal_adc_config_t g_sADC_Cfg =
{
.eClock = AM_HAL_ADC_CLKSEL_HFRC_DIV2, // ADC时钟源选择高频RC时钟分频2（约6MHz）
.ePolarity = AM_HAL_ADC_TRIGPOL_RISING,// 触发极性为上升沿
.eTrigger = AM_HAL_ADC_TRIGSEL_SOFTWARE, // 触发源为软件触发（实际由Timer3触发）
.eReference = AM_HAL_ADC_REFSEL_INT_1P5,// 内部1.5V参考电压
.eClockMode = AM_HAL_ADC_CLKMODE_LOW_POWER, // 低功耗时钟模式
.ePowerMode = AM_HAL_ADC_LPMODE1, // 空闲时进入低功耗模式1
.eRepeat = AM_HAL_ADC_REPEATING_SCAN // 重复扫描模式（循环采样）
};

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// 定时器3配置结构体（用于触发ADC采样）
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am_hal_ctimer_config_t g_sTimer3 =
{
0, // 不链接A和B定时器
// Timer3A配置为PWM重复模式，时钟源为32Hz低频RC（LFRC）
(AM_HAL_CTIMER_FN_PWM_REPEAT | AM_HAL_CTIMER_LFRC_32HZ),
0 // Timer3B未使用
};

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// ADC中断服务程序（ISR）
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void am_adc_isr(void)
{
uint32_t ui32IntStatus;

// 获取并清除ADC中断状态
am_hal_adc_interrupt_status(g_ADCHandle, &ui32IntStatus, true);
am_hal_adc_interrupt_clear(g_ADCHandle, ui32IntStatus);

am_devices_led_toggle(am_bsp_psLEDs, 3); // 切换LED3指示中断触发

// 从ADC FIFO读取所有样本
am_hal_adc_sample_t sSample;
uint32_t ui32NumSamples = 1;
while (AM_HAL_ADC_FIFO_COUNT(ADC->FIFO))
{
am_hal_adc_samples_read(g_ADCHandle, true, NULL, &ui32NumSamples, &sSample);

// 根据Slot区分采样来源
if (sSample.ui32Slot == 5) // Slot5配置为BATT通道（电池电压）
{
g_ui16ADCVDD_code = AM_HAL_ADC_FIFO_SAMPLE(sSample.ui32Sample);
}
else if (sSample.ui32Slot == 7) // Slot7配置为TEMP通道（温度传感器）
{
// 取高10位（精度配置为10bit），低6位舍去
g_ui16ADCTEMP_code = sSample.ui32Sample & 0xFFC0;
}
}
g_ui32SampleCount++; // 更新采样计数（通知主程序）
}

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// ADC初始化函数
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void adc_init(void)
{
am_hal_adc_slot_config_t sSlotCfg = {0};

// 初始化ADC实例并获取句柄
if (am_hal_adc_initialize(0, &g_ADCHandle) != AM_HAL_STATUS_SUCCESS) {
am_util_stdio_printf("ADC实例初始化失败！\n");
}

// 上电ADC模块
am_hal_adc_power_control(g_ADCHandle, AM_HAL_SYSCTRL_WAKE, false);

// 应用ADC全局配置
am_hal_adc_configure(g_ADCHandle, (am_hal_adc_config_t*)&g_sADC_Cfg);

// 配置各Slot参数（0-4、6未使用）
for (int i = 0; i <= 6; i++) {
if (i != 5) {
sSlotCfg.bEnabled = false;
am_hal_adc_configure_slot(g_ADCHandle, i, &sSlotCfg);
}
}

// 配置Slot5（BATT电压分压器）
sSlotCfg.bEnabled = true;
sSlotCfg.eChannel = AM_HAL_ADC_SLOT_CHSEL_BATT; // 选择BATT通道
sSlotCfg.ePrecisionMode = AM_HAL_ADC_SLOT_14BIT;// 14位精度模式
am_hal_adc_configure_slot(g_ADCHandle, 5, &sSlotCfg);

// 配置Slot7（温度传感器）
sSlotCfg.eChannel = AM_HAL_ADC_SLOT_CHSEL_TEMP; // 选择TEMP通道
sSlotCfg.ePrecisionMode = AM_HAL_ADC_SLOT_10BIT;// 10位精度模式
am_hal_adc_configure_slot(g_ADCHandle, 7, &sSlotCfg);

am_hal_adc_enable(g_ADCHandle); // 使能ADC模块
}

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//
// 定时器初始化（配置Timer3A触发ADC采样）
//
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static void timer_init(void)
{
#define TIMERNUM 3 // Apollo3中仅Timer3支持ADC触发
uint32_t ui32Period = 2000; // 2000ms周期（2秒）

am_hal_clkgen_control(AM_HAL_CLKGEN_CONTROL_LFRC_START, 0); // 启动LFRC（32Hz）

am_hal_ctimer_clear(TIMERNUM, AM_HAL_CTIMER_TIMERA); // 清除Timer3A
am_hal_ctimer_config(TIMERNUM, &g_sTimer3); // 应用定时器配置

// 计算比较寄存器值（32Hz时钟下，2000ms对应64个计数）
ui32Period = ui32Period * 32 / 1000;
am_hal_ctimer_period_set(TIMERNUM, AM_HAL_CTIMER_TIMERA,
ui32Period, (ui32Period >> 1));

am_hal_ctimer_adc_trigger_enable(); // 使能Timer3触发ADC
am_hal_ctimer_start(TIMERNUM, AM_HAL_CTIMER_TIMERA); // 启动Timer3A
}

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//
// 主函数
//
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int main(void)
{
// 初始化系统时钟、缓存、低功耗模式等
am_hal_clkgen_control(AM_HAL_CLKGEN_CONTROL_SYSCLK_MAX, 0);
am_hal_cachectrl_config(&am_hal_cachectrl_defaults);
am_hal_cachectrl_enable();
am_bsp_low_power_init();

// 外设初始化
am_devices_led_array_init(am_bsp_psLEDs, AM_BSP_NUM_LEDS);
am_hal_gpio_pinconfig(AM_BSP_GPIO_BUTTON0, g_AM_BSP_GPIO_BUTTON0);
am_bsp_itm_printf_enable(); // 启用ITM调试输出

// ADC和定时器初始化
adc_init();
timer_init();

// 获取并打印温度校准参数（OTP中存储的工厂校准值）
float fTrims[4];
am_hal_adc_control(g_ADCHandle, AM_HAL_ADC_REQ_TEMP_TRIMS_GET, fTrims);
am_util_stdio_printf("校准温度: %.3f°C, 电压: %.3fV, 偏移: %.3f\n",
fTrims[0], fTrims[1], fTrims[2]);

// 中断配置
NVIC_EnableIRQ(ADC_IRQn);
am_hal_interrupt_master_enable();
am_hal_adc_interrupt_enable(g_ADCHandle, AM_HAL_ADC_INT_WCINC | AM_HAL_ADC_INT_FIFOOVR2);

g_ui32SampleCount = 0;
am_hal_adc_sw_trigger(g_ADCHandle); // 启动首次ADC转换

// 主循环
while (1)
{
if (g_ui32SampleCount > 0)
{
// 计算电池电压（基于分压比3:1）
float fVBATT = (g_ui16ADCVDD_code * 3.0f * 1.5f) / (1024.0f / 64.0f);

// 计算温度（通过HAL函数转换电压到摄氏度）
float fVT[3] = { (g_ui16ADCTEMP_code * 1.5f) / (1024.0f * 64.0f), 0, 0 };
am_hal_adc_control(g_ADCHandle, AM_HAL_ADC_REQ_TEMP_CELSIUS_GET, fVT);
float fTempC = fVT[1];
float fTempF = fTempC * 9.0f/5.0f + 32.0f; // 转换为华氏度

am_util_stdio_printf("VBatt: %.2fV, Temp: %.1f°C (%.1f°F)\n",
fVBATT, fTempC, fTempF);

g_ui32SampleCount = 0; // 重置采样计数
}

// 进入深度睡眠，等待下次中断
am_hal_sysctrl_sleep(AM_HAL_SYSCTRL_SLEEP_DEEP);
}
}

关键注解说明：

ADC配置：
- 使用内部1.5V参考电压，适合测量小信号
- 重复扫描模式实现连续采样
- Slot5和Slot7分别对应BATT和TEMP通道，精度不同
定时器触发：
- Timer3A配置为32Hz LFRC时钟，产生2秒周期
- 比较寄存器设置占空比50%，确保稳定触发
中断处理：
- 每次ADC完成转换后触发中断
- 通过Slot编号区分不同通道数据
- 原始数据存储到全局变量供主程序处理
电压计算：

c

复制
```
fVBATT = (ADC代码 * 3.0 * 1.5V) / (1024/64) 
```
基于分压电阻比3:1和14位ADC量程（1.5V参考）
温度计算：
- 使用HAL库函数am_hal_adc_control直接转换
- 公式依据Apollo3温度传感器特性曲线
低功耗设计：
- 主循环中进入DEEP SLEEP模式
- ADC和Timer均使用低功耗时钟源
校准参数：
- 从芯片OTP中读取出厂校准值
- 提高温度测量精度至±2°C以内