2.9. ADC 设备

2.9.1. 简介

ADC (Analog-to-digital Converter) 是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备,他可以将外围电路传感器产生的模拟信号转化为机器可识别的数字信号。 博流系列 MCU 中的 ADC 设备具有以下特性

• 可以选择 12/14/16 bits 转换结果输出

• ADC最大工作时钟为 2MHZ

• 支持2.0V ,3.2V 可选内部参考电压

• 支持DMA将转换结果搬运到内存

• 支持单次单通道转换、连续单通道转换、单次多通道转换和连续多通道转换模式四种模式

• 支持单端与差分两种输入模式

• 12路外部模拟通道

• 2路 DAC 内部通道

• 1路 VBAT /2通道

2.9.2. ADC 设备结构体定义

typedef struct adc_device {
    struct device parent;
    adc_clk_div_t clk_div;
    adc_vref_t vref;
    bool continuous_conv_mode;
    bool differential_mode;
    adc_data_width_t data_width;
    adc_fifo_threshold_t fifo_threshold;
    adc_pga_gain_t gain;
} adc_device_t;

• parent 继承父类属性

• clk_div ADC 模块时钟内部分频

• vref 参考电压选择 2.0/3.2V 可选

• continuous_conv_mode 是否选择为连续模式，若为连续模式，则一次 adc_start 操作， ADC 连续工作，直到 adc_stop 。否则，每 adc_start 一次，adc 仅转换一次结果。

• differential_mode 选择是否为差分模式，若为差分模式，则可以测量负电压。

• data_width 测量宽度选择，ADC 实际精度为12 bits ，但是通过 OSR 多次取平均可以达到 14bits / 16bits 的精度，注意，当选择更高的数据宽度后，频率会因为取平均而下降。详情可参考枚举信息。

• fifo_threshold 此参数影响 DMA 搬运阈值以及 ADC FIFO 中断阈值

• gain ADC 对输入信号的增益选择

• 其他待补充

2.9.3. ADC 设备参数配置表

每一个 ADC 设备都有一个参数配置宏,宏定义位于 bsp/board/xxx 目录下 peripheral_config.h 文件,变量定义位于 hal_adc.c 中，因此无需用户自己定义变量。当用户打开对应设备的宏，该设备的配置才生效。例如打开宏 BSP_USING_ADC0 即生效，同时 ADC 设备就可以进行注册和使用了。

/*参数配置宏*/
#if defined(BSP_USING_ADC0)
#ifndef ADC0_CONFIG
#define ADC0_CONFIG                                        \
    {                                                      \
        .clk_div = ADC_CLOCK_DIV_32,                       \
        .vref = ADC_VREF_3P2V,                             \
        .continuous_conv_mode = DISABLE,                   \
        .differential_mode = DISABLE,                      \
        .data_width = ADC_DATA_WIDTH_16B_WITH_256_AVERAGE, \
        .fifo_threshold = ADC_FIFO_THRESHOLD_1BYTE,        \
        .gain = ADC_GAIN_1                                 \
    }
#endif
#endif

/*变量定义*/
static adc_device_t adcx_device[ADC_MAX_INDEX] = {
#ifdef BSP_USING_ADC0
    ADC0_CONFIG,
#endif
};

注解

上述配置可以通过 ADC_DEV(dev)->xxx 进行修改，只能在调用 device_open 之前使用。

2.9.4. ADC 设备接口

ADC 设备接口全部遵循标准设备驱动管理层提供的接口。

2.9.4.1. adc_register

adc_register 用来注册 ADC 设备标准驱动接口，在注册之前需要打开对应 ADC 设备的宏定义。例如定义宏 BSP_USING_ADC0 方可使用 ADC0 设备,注册完成以后才可以使用其他接口，如果没有定义宏，则无法使用 ADC0 设备。

int adc_register(enum adc_index_type index, const char *name);

• index 要注册的设备索引

• flag 默认可读可写属性

index 用来选择 ADC 设备配置，一个 index 对应一个 ADC 设备配置，比如 ADC0_INDEX 对应 ADC0_CONFIG 配置，index 有如下可选类型

enum adc_index_type
{
#ifdef BSP_USING_ADC0
    ADC0_INDEX,
#endif
    ADC_MAX_INDEX
};

2.9.4.2. device_open

device_open 用于打开一个 ADC 设备，实际调用 adc_open。

int device_open(struct device *dev, uint16_t oflag);

• dev 设备句柄

• oflag 设备的打开方式

• return 错误码，0表示成功，其他表示失败

oflag 提供以下类型

#define DEVICE_OFLAG_STREAM_TX  0x001 /* 设备以轮训发送模式打开 */
#define DEVICE_OFLAG_STREAM_RX  0x002 /* 设备以轮训接收模式打开 */
#define DEVICE_OFLAG_INT_TX     0x004 /* 设备以中断发送模式打开 */
#define DEVICE_OFLAG_INT_RX     0x008 /* 设备以中断接收模式打开 */
#define DEVICE_OFLAG_DMA_TX     0x010 /* 设备以 DMA 发送模式打开 */
#define DEVICE_OFLAG_DMA_RX     0x020 /* 设备以 DMA 接收模式打开 */

2.9.4.3. device_close

device_close 用于关闭一个 ADC 设备，实际调用 adc_close。

int device_close(struct device *dev);

• dev 设备句柄

• return 错误码，0表示成功，其他表示失败

2.9.4.4. device_control

device_control 用于对 ADC 设备的进行控制和参数的修改，实际调用 adc_control。

int device_control(struct device *dev, int cmd, void *args);

• dev 设备句柄

• cmd 设备控制命令

• args 控制参数

• return 不同的控制命令返回的意义不同。

ADC 设备除了标准的控制命令，还具有自己特殊的控制命令。

#define DEVICE_CTRL_ADC_CHANNEL_START  0x10
#define DEVICE_CTRL_ADC_CHANNEL_STOP   0x11
#define DEVICE_CTRL_ADC_CHANNEL_CONFIG 0x12
#define DEVICE_CTRL_ADC_VBAT_ON        0x13
#define DEVICE_CTRL_ADC_VBAT_OFF       0x14
#define DEVICE_CTRL_ADC_TSEN_ON        0x15
#define DEVICE_CTRL_ADC_TSEN_OFF       0x16

args 根据不同的 cmd 传入不同，具体如下：

table1

cmd	args	description
DEVICE_CTRL_SET_INT	adc_it_type	开启 ADC 设备中断
DEVICE_CTRL_CLR_INT	adc_it_type	关闭 ADC 设备中断
DEVICE_CTRL_CONFIG	ADC_param_cfg_t	修改 ADC 配置
DEVICE_CTRL_ADC_CHANNEL_CONFIG	adc_channel_cfg_t	修改 ADC 通道配置
DEVICE_CTRL_ATTACH_RX_DMA	struct device*	链接接收 DMA 设备
DEVICE_CTRL_ADC_CHANNEL_START	NULL	开始/继续 ADC 转换
DEVICE_CTRL_ADC_CHANNEL_STOP	NULL	停止 ADC 转换
DEVICE_CTRL_ADC_VBAT_ON	NULL	打开内部 VDD 测量电路
DEVICE_CTRL_ADC_VBAT_OFF	NULL	关闭内部 VDD 测量电路
DEVICE_CTRL_ADC_TSEN_ON	NULL	打开内部温度测量电路(需硬件支持)
DEVICE_CTRL_ADC_TSEN_OFF	NULL	关闭内部温度测量电路(需硬件支持)

2.9.4.5. device_read

device_read 用于 ADC 设备数据的接收，接收方式根据打开方式可以是轮询、中断、dma。实际调用 adc_read。

int device_read(struct device *dev, uint32_t pos, void *buffer, uint32_t size);

• dev 设备句柄

• pos 无作用

• buffer 要读入的 buffer 缓冲区

• size 要读入的长度

• return 错误码，0 表示读入成功，其他表示错误

2.9.4.6. device_set_callback

device_set_callback 用于注册一个ADC阈值中断回调函数。

int device_set_callback(struct device *dev, void (*callback)(struct device *dev, void *args, uint32_t size, uint32_t event));

• dev 设备句柄

• callback 要注册的中断回调函数

  • dev 设备句柄

  • args 接收发送缓冲区，数据类型为 uint8_t*

  • size 传输长度

  • event 中断事件类型

event 类型如下

enum ADC_event_type
{
    ADC_EVENT_FIFO_READY,
    ADC_EVENT_OVERRUN,
    ADC_EVENT_UNDERRUN,
};