ADC

ADC（模拟-数字转换器），首先了解模拟信号和数字信号之间的差异。模拟信号是连续的，可以在其范围内取无限个离散值，例如声音、光线等。数字信号则是离散的，具有一组有限数量的值，通常用于计算机和电子设备中的信息传输。ADC的作用是将模拟信号转换为数字信号，以便计算机或其他电子设备进行处理和分析。
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ADC转换的过程分为两个重要步骤：采样和量化。ADC的输入是模拟信号。当输入的模拟信号被采样时，其值将在设定的时间间隔（采样周期）内以等间隔的方式进行抽样。这样就可以将连续的模拟信号转换为一系列等间隔的采样值。接下来，将每个采样值映射到最接近的离散值（也称为“量化”），并且该离散值将作为ADC的输出。量化可以根据设定的分辨率完成，分辨率表示可以区分的离散值的数量。例如，12位ADC具有2^12（即4096）个可区分的离散值。此外，ADC提供选择衰减器（Attenuator）的功能，该衰减器可以对信号进行放大或消减，以确保输入信号处于ADC可接受的幅度范围内。

ESP32的ADC通道

在这里插入图片描述 ESP32具有两个集成的ADC，分别称为ADC1和ADC2。两个12位的ADC，其中ADC1（8个通道，连接到GPIO 32-39）和ADC2（10个通道，连接到GPIO 0、2、4、12-15和25-27）

衰减倍数

不同的衰减倍数对应不同的检测电压范围。

ADC的默认满量程电压为1.1V。要读取更高的电压（最高为引脚最大电压，通常为3.3V），则需要将该ADC通道的信号衰减设置为> 0dB。

当VDD_A为3.3V时：
0dB衰减（ADC_ATTEN_0db）表示参考电压为1.1V
2.5dB衰减（ADC_ATTEN_2_5db）表示参考电压为1.5V
6dB衰减（ADC_ATTEN_6db）表示参考电压为2.2V
11dB衰减（ADC_ATTEN_11db）表示参考电压为3.9V

代码实现

#include <esp_adc_cal.h>
#include <driver/adc.h>

#define DEFAULT_VREF    1100    // 默认1.1V的参考电压
#define NO_OF_SAMPLES   64      // ADC采样次数
#define ADC_WIDTH       ADC_WIDTH_12Bit  // ADC 12位宽度
#define ADC_ATTEN       ADC_ATTEN_6db    // 6dB衰减器
#define ADC_PIN         ADC1_CHANNEL_4

esp_adc_cal_characteristics_t *adc_chars;

void setup() {
    Serial.begin(115200);

    adc1_config_width(ADC_WIDTH);  // 设置ADC为12位宽度
    adc1_config_channel_atten(ADC_PIN, ADC_ATTEN);  // 配置ADC通道为6dB衰减器

    // 使用eFuse校准ADC，并获取校准值
    adc_chars = (esp_adc_cal_characteristics_t *) malloc(sizeof(esp_adc_cal_characteristics_t));
    esp_adc_cal_value_t val_type = esp_adc_cal_characterize(ADC_UNIT_1, ADC_ATTEN, ADC_WIDTH, DEFAULT_VREF, adc_chars);
}

void loop() {
    uint32_t adc_reading = 0;
    for (int i = 0; i < NO_OF_SAMPLES; i++) {
        adc_reading += adc1_get_raw((adc1_channel_t) ADC_PIN);
        delay(1);
    }

    adc_reading /= NO_OF_SAMPLES;
    uint32_t voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage(adc_reading, adc_chars);

    Serial.print("ADC Reading: ");
    Serial.print(adc_reading);
    Serial.print("\tVoltage: ");
    Serial.println(voltage);

    delay(1000);
}

说明：本次测量时IO34已做分压处理

adc_chars = new esp_adc_cal_characteristics_t; // 新分配一个存储ADC校准值的指针
esp_adc_cal_characterize(ADC_UNIT_2, ADC_ATTEN_DB_11, ADC_WIDTH, DEFAULT_VREF, adc_chars); // 校准ADC2

在ESP32上使用ADC读取模拟电压时，需要先进行ADC的校准，确保输出结果的准确性和稳定性。在校准过程中，需要使用ESP-IDF中的esp_adc_cal_characterize()函数对ADC进行校准。该函数需要传入ADC的一些基本参数和一个指向存储校准值的首地址赋值给adc_chars指针。sizeof(esp_adc_cal_characteristics_t)获取esp_adc_cal_characteristics_t结构体的大小，malloc()函数会返回一个指向分配的内存块的首地址的指针。这样就成功为存储ADC校准值的结构体分配了一段内存，可供后续的ADC校准过程使用。

接下来，esp_adc_cal_characterize()函数将使用指定的参考电压DEFAULT_VREF和衰减ADC_ATTEN以及ADC的位宽ADC_WIDTH进行ADC的校准。校准完成后，esp_adc_cal_characterize()函数将会返回esp_adc_cal_value_t类型的校准值类型，这个值表示所选的ADC_UNIT和ADC_ATTEN组合所需要的校准选项。同时，校准过程得到的校准值会被保存在之前动态分配内存块中的adc_chars指针所指向的结构体中，在后续的代码中可以直接使用校准值进行ADC读取和转换。

总而言之，使用malloc()函数为存储ADC校准值的结构体变量分配内存，并使用esp_adc_cal_characterize()函数为ADC进行校准，可以确保ADC读取的准确性和稳定性。esp_adc_cal_characteristics_t结构体的指针。

在上述代码中，通过使用malloc()函数在堆内存中动态分配了一段大小为esp_adc_cal_characteristics_t结构体大小的内存，同时将该内存的