RTT（RT-Thread）ADC设备（RTT保姆级介绍）

news2024/11/14 13:25:39

ADC设备

前言

ADC相关参数说明

访问ADC设备

配置ADC设备

ADC实例

硬件设计

软件设计

ADC设备

前言

ADC(Analog-to-Digital Converter) 指模数转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。

对于ADC的详细介绍和在STM32中的裸机应用可参考以下博客

ADC电压采集（基于STM32hal库）（详细介绍）_竹烟淮雨的博客-CSDN博客

ADC电压采集（基于STM32hal库）（保姆级应用）_竹烟淮雨的博客-CSDN博客

ADC相关参数说明

分辨率：

分辨率以二进制（或十进制）数的位数来表示，一般有 8 位、10 位、12 位、16 位等，它说明模数转换器对输入信号的分辨能力，位数越多，表示分辨率越高，恢复模拟信号时会更精确。

比如电压访问在0-3.3V，如果使用12Bit的分辨率的话，最大表示的数字量为2^11-1=4095（范围为0-4095），也就是把3.3V分为4096份，实际电压值=模拟电压值/4095*3.3V

精度：

精度表示 ADC 器件在所有的数值点上对应的模拟值和真实值之间的最大误差值，也就是输出数值偏离线性最大的距离。

转换速率：

转换速率是指 A/D 转换器完成一次从模拟到数字的 AD 转换所需时间的倒数。例如，某 A/D 转换器的转换速率为 1MHz，则表示完成一次 AD 转换时间为 1 微秒。

访问ADC设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 ADC 设备管理接口来访问 ADC 硬件，相关接口如下所示：

查找 ADC 设备

rt_device_t rt_device_find(const char* name);

使能 ADC 通道

rt_err_t rt_adc_enable(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel)

@dev ADC 设备句柄

@channel ADC 通道

读取 ADC 通道采样值（读取到的是模拟量转成数字量后的值）

rt_uint32_t rt_adc_read(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel);

@dev ADC 设备句柄

@channel ADC 通道

关闭 ADC 通道

rt_err_t rt_adc_disable(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel);

仅仅有这些函数接口，并不能够实现ADC设备的功能，我们还需要进行相应的配置。

配置ADC设备

打开我们的工程源码中的board.h，关于芯片的一些外设的配置基本上都在board.h中去配置，关于我们之前的时钟、串口配置，以及IIC、SPI、PWM等等的配置。

打开board.h找到ADC的相关配置步骤描述

/** if you want to use adc you can use the following instructions.
 *
 * STEP 1, open adc driver framework support in the RT-Thread Settings file
 *
 * STEP 2, define macro related to the adc
 *                 such as     #define BSP_USING_ADC1
 *
 * STEP 3, copy your adc init function from stm32xxxx_hal_msp.c generated by stm32cubemx to the end of board.c file
 *                 such as     void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
 *
 * STEP 4, modify your stm32xxxx_hal_config.h file to support adc peripherals. define macro related to the peripherals
 *                 such as     #define HAL_ADC_MODULE_ENABLED
 *
 */

步骤一：开启ADC驱动框架的支持

步骤二：定义一个ADC设备相关的宏

共有三种选择

根据我们的STM32开发板公有三个ADC外设，这里选择使用ADC1

步骤三：拷贝ADC初始化函数，通过CubeMX生成stm32xxxx_hal_msp.c后，将相应的初始化函数拷贝到board.c中
步骤四：修改hal层配置文件，使其支持ADC外设

ADC实例

我们在这里以ADC的独立模式单通道采集模式为例，来使用我们RTT的ADC设备。

硬件设计

我们的霸道开发板板载了一个贴片滑动变阻器，滑动变阻器的滑片端连接到了 STM32 的 PC1 引脚。

贴片滑动变阻器的动触点通过连接至 STM32 芯片的 ADC 通道引脚。当我们旋转滑动变阻器调节旋钮时，其动触点电压也会随之改变，电压变化范围为 0~3.3V，亦是开发板默认的 ADC 电压采集范围。

软件设计

我们接着前面配置ADC设备的步骤进行。

1.首先寻找ADC1设备句柄

2.接着如果查找到ADC，则打开我们的ADC设备，这里使用专属的使能函数，注意我们需要对dev进行类型转换为rt_adc_device_t

3.使能完成之后，我们就可以继续数据读取了。这里我们开启一个线程来读取ADC1的通道11。

（1）动态创建线程

（2）设置入口函数

（3）开启线程

4.在线程处理函数中，通过rt_adc_read函数进行ADC通道数据的读取

5.此外要注意在线程处理中加上延时，这样可以让线程主动释放CPU资源，让CPU去调度其它线程

6.完善打印结果

7.将我们的CubeMX生成的代码复制到board.c中

void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(adcHandle->Instance==ADC1)
  {
  /* USER CODE BEGIN ADC1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END ADC1_MspInit 0 */
    /* ADC1 clock enable */
    __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
    /**ADC1 GPIO Configuration
    PC1     ------> ADC1_IN11
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    /* ADC1 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(ADC1_2_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(ADC1_2_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN ADC1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END ADC1_MspInit 1 */
  }
}

8.编译下载，注意要加上adc.h头文件

运行结果，调节电压旋钮，模拟量正常输出，但数字量输出是%f？？？

（这个问题琢磨半天尚未解决，rt_kprintf("Analog val:%.3f\n\r\n",(float)val/4096.0*3.3);输出的结果是%f？？？，同样我将%.3f换成%d或%u输出的结果却是很大的随机数，希望有大佬可以帮忙解决！！）