為實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換，硬件與軟件設計均需遵循特定原則。硬件層面需優(yōu)化信號調(diào)理、參考電壓及抗干擾設計；軟件層面需合理配置采樣參數(shù)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波及異常處理。本文將結(jié)合實際開發(fā)場景，詳解ADC硬件設計與軟件開發(fā)的關(guān)鍵要點，為開發(fā)者提供ADC轉(zhuǎn)換的實戰(zhàn)指導。

本文將分享硬件參考設計及LuatOS開發(fā)相關(guān)API，帶你快速了解ADC的軟硬件實現(xiàn)要點。

01. 模組相關(guān)管腳

Air780EPM系列模組與ADC相關(guān)的管腳，包括：

ADC0，PIN9；

ADC1，PIN96；

ADC2，PIN77；

ADC3，PIN76；

02. 主要功能說明

雖然我們在溝通和交流中習慣稱為ADC，但更為準確的稱呼應該是AUXADC，AUXADC是芯片內(nèi)部的輔助ADC通道，主要用于溫度監(jiān)測、電池電量檢測等。

Air780EPM系列模組共有4個AUXADC通道，包含以下三個主要功能：

1）外接模擬電壓信號檢測通路

選擇內(nèi)部分壓電路，適用于外接信號電壓范圍為0~3.3V；

選擇直通AUXADC輸入端的通路，適用于電壓范圍0~1.6V；或經(jīng)外部分壓后在1.6V，分壓后電壓范圍需控制 0~1.6V。

2）VBAT電壓檢測通路

VBAT電壓經(jīng)過分壓電路到達AUXADC輸入口。

3）溫度傳感器檢測通路

模組芯片內(nèi)部溫度檢測：芯片溫度發(fā)生變化時，片內(nèi)Thermal Sensor的電壓信號也會隨之變化，將THM_VBE信號送至AUXADC測試。

▼ ADC內(nèi)部框圖 ▼

相關(guān)注意事項如下：

圖中用AIO表示從外部輸入到模組內(nèi)部AUXADC的部分，可以理解為直接連接到模組ADC管腳的電平；

片內(nèi)電阻絕對偏差：
MAX= ±8.5%(-40~85 ℃)；

片內(nèi)電阻的相對偏差，阻值比誤差：
MAX=+/-0.15%(-40~85 ℃)；

AUXADC可以選擇內(nèi)部分壓，也可以選擇外部分壓，不管選擇外部分壓還是內(nèi)部分壓，都需要調(diào)整合適的分壓比，保證AUXADC輸入端電壓在0~1.6V范圍；

當被測電壓低于1.6V時：
外部無需分壓，內(nèi)部也無需分壓；

LuatOS ADC函數(shù)對應選擇：

adc.ADC_RANGE_MIN

當被測電壓低于3.3V時：
外部無需分壓，內(nèi)部需要分壓至1.6V以內(nèi)，LuatOS已將該部分在底層做好，ADC函數(shù)對應選擇：

adc.ADC_RANGE_MAX

當被測電壓大于3.3V時：
內(nèi)部無需分壓，外部需要分壓至1.6V以內(nèi)，LuatOS已將該部分在底層做好，ADC函數(shù)對應選擇：

adc.ADC_RANGE_MIN

讀取模組芯片溫度的常量為：

adc.CH_CPU
可檢測溫度范圍為-40 °C~85 °C ，外部硬件電路上無需任何操作；

讀取VBAT電壓的常量為：

adc.CH_VBAT
電壓范圍為2.2~4.8V；在VBAT輸入電壓范圍3.3~4.35V之內(nèi)，外部硬件電路上無需任何操作。

03. ADC性能參數(shù)

分辨率：12bit

時鐘頻率（Fc）：1.625MHz~6.5MHz

采樣頻率：Fc/16

典型功耗：500μA

更多參數(shù)說明，詳見下方圖表：

04. 注意事項及硬件參考設計

AUXADC的有效輸入范圍為0.1~1.5V，在0~0.1V和1.5~1.6V范圍可能存在較大誤差，不建議使用；

外部分壓時，如果AUXADC輸入電壓無法滿足低于1.6V，以NTC電阻為例，可使用如下圖右側(cè)所示電路進行分壓設計：

如果不希望ADC變化太快，可以通過軟件算法處理，過濾掉變化較大的數(shù)值，也可以在硬件電路上增加濾波電路；

比如，外部分壓時，可以增加濾波電容增加ADC輸入穩(wěn)定性，但缺點是ADC的細微變化會被過濾掉，請根據(jù)實際需要謹慎選擇。

特別說明：
R300可以增加ESD能力，阻值建議為510Ω，不建議使用K級阻值的電阻。

參考設計如下圖示：

05. 與ADC相關(guān)的LuatOS API

關(guān)于LuatOS中ADC相關(guān)API的介紹，詳見：

https://docs.openluat.com/osapi/core/adc/

特別說明：

所有ADC共用一個通道，同時只能調(diào)用一路ADC采樣，包括芯片溫度、VBAT電壓；

ADC打開( adc.open() )后，會產(chǎn)生約500μA的功耗，如需低功耗控制，請將ADC關(guān)閉( adc.close() )；

示例代碼：

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇