【紅楓派開發(fā)板】第十三講 ADC-內(nèi)部溫度傳感器和參考電壓采樣實(shí)驗(yàn)
13.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)是通過ADC注入組采樣內(nèi)部溫度傳感器和參考電壓，通過本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：
? 內(nèi)部溫度傳感器和參考電壓簡介
? ADC注入組采樣配合ADC中斷應(yīng)用
13.2 實(shí)驗(yàn)原理
13.2.1 內(nèi)部溫度傳感器和參考電壓簡介
GD32F303有兩個內(nèi)部通道，分別為內(nèi)部溫度傳感器（ADC0_CH16）和內(nèi)部參考電壓Vrefint（ADC0_CH17）。
溫度傳感器可以用來測量器件周圍的溫度。溫度傳感器的輸出電壓隨溫度線性變化，由于生產(chǎn)過程的多樣化，溫度變化曲線的偏移在不同的芯片上會有不同(最多相差 45°C)。內(nèi)部溫度傳感器更適合于檢測溫度的變化，而不是測量絕對溫度。如果需要測量精確的溫度，應(yīng)該使用一個外置的溫度傳感器來校準(zhǔn)這個偏移錯誤。
從 ADC 數(shù)據(jù)寄存器中讀取并計(jì)算溫度傳感器數(shù)據(jù) Vtemperature， 并由下面公式計(jì)算出實(shí)際溫度：
V25：溫度傳感器在 25°C 下的電壓，從datasheet中可以查到典型值為1.45V。
Avg_Slope：溫度與溫度傳感器電壓曲線的均值斜率，從datasheet中可以查到典型值為4.1mV/℃ 。
內(nèi)部電壓參考(VREFINT)提供了一個穩(wěn)定的（帶隙基準(zhǔn)）電壓輸出給 ADC 和比較器，典型值為1.2V。
13.3 硬件設(shè)計(jì)
本實(shí)驗(yàn)使用兩個內(nèi)部ADC通道，無需要硬件設(shè)計(jì)。
13.4 代碼解析
13.4.1 中斷使能函數(shù)
在driver_adc.c中定義了開啟中斷的函數(shù)ADC_int_enable。
C
/*ADC中斷使能函數(shù)*/
void ADC_int_enable(typdef_adc_ch_general *ADC)
{
/*規(guī)則組中斷使能*/
if(ADC->adc_channel_group == ADC_REGULAR_CHANNEL)
{
adc_interrupt_enable(ADC->adc_port,ADC_INT_EOC);
adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_EOC);
}
/*注入組中斷使能*/
else if(ADC->adc_channel_group == ADC_INSERTED_CHANNEL)
{
adc_interrupt_enable(ADC->adc_port,ADC_INT_EOIC);
adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_EOIC);
}
}
13.4.2 ADC中斷函數(shù)
在driver_adc.c中定義了ADC的中斷函數(shù)driver_adc_int_handler
C
void driver_adc_int_handler(typdef_adc_ch_general *ADC,void *buffer)
{
uint8_t i;
if(ADC->adc_channel_group == ADC_REGULAR_CHANNEL)
{
if(SET == adc_interrupt_flag_get(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOC))
{
adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOC);
if(ADC->adc_mode == ADC_DAUL_REGULAL_PARALLEL)
{
REG32(buffer) = (uint32_t)(ADC_RDATA(ADC->adc_port));
}
else
{
REG16(buffer) = (uint16_t)(ADC_RDATA(ADC->adc_port));
}
}
}
else if(ADC->adc_channel_group == ADC_INSERTED_CHANNEL)
{
if(SET == adc_interrupt_flag_get(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOIC))
{
adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOIC);
if(ADC->adc_mode == ADC_DAUL_INSERTED_PARALLEL)
{
for(i = 0; i<ADC->ch_count ; i++)
{
REG32(buffer) = REG32((ADC->adc_port) + 0x3C+(i*4));
buffer += 4;
}
}
else
{
for(i = 0; i<ADC->ch_count ; i++)
{
REG16(buffer) = REG16((ADC->adc_port) + 0x3C+(i*4));
buffer += 2;
}
}
}
}
}
13.4.3 內(nèi)部ADC通道結(jié)構(gòu)體定義
ADC的初始化在前兩章已經(jīng)講述過，這里就介紹下ADC和兩個通道的結(jié)構(gòu)體定義：
C
typdef_adc_ch_general ?VRef_VTem_ADC = {
.rcu_adc = RCU_ADC0,//ADC0的時鐘
.adc_psc = RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6,//ADC0設(shè)置為APB2 6分頻
.adc_port = ADC0,//ADC口為ADC0
.adc_mode = ADC_MODE_FREE,//ADC模式為獨(dú)立模式
.adc_channel_group = ADC_INSERTED_CHANNEL,//使用注入組
.adc_scan_function = ENABLE,//開啟掃描模式
.adc_continuous_function = DISABLE,//關(guān)閉循環(huán)模式，因?yàn)槭褂玫氖亲⑷虢M，故該參數(shù)實(shí)際無效
.ch_count = 2,//轉(zhuǎn)換長度為2
.trigger_source = ADC0_1_2_EXTTRIG_INSERTED_NONE,
.DMA_mode = DISABLE//不使用DMA
};
typdef_adc_ch_parameter VRef_VTem_ch_parameter[2] =
{
{
.rcu_port = NULL,
.port = NULL,
.pin = NULL,
.gpio_speed = NULL,
.adc_channel = ADC_CHANNEL_16,//通道16
.sample_time = ADC_SAMPLETIME_55POINT5//設(shè)置采樣周期為55.5
}
,
{
.rcu_port = NULL,
.port = NULL,
.pin = NULL,
.gpio_speed = NULL,
.adc_channel = ADC_CHANNEL_17,//通道17
.sample_time = ADC_SAMPLETIME_55POINT5,//設(shè)置采樣周期為55.5
}
};
需要說明的是，由于使用的是內(nèi)部通道，無需配置外部IO口，所以rcu_port參數(shù)等無需設(shè)置，這里是為了方便讀者閱讀將這幾個參數(shù)設(shè)置為了NULL。
13.4.4 內(nèi)部通道ADC配置
在bsp_adc.c中定義了內(nèi)部通道ADC配置的函數(shù)bsp_Vref_Vtemp_ADC_config
C
void bsp_Vref_Vtemp_ADC_config()
{
/*ADC配置*/
driver_adc_config(&VRef_VTem_ADC,VRef_VTem_ch_parameter);
/*ADC中斷打開*/
ADC_int_enable(&VRef_VTem_ADC);
/*NVIC設(shè)置*/
nvic_irq_enable(ADC0_1_IRQn,0,0);
}
13.4.5 中斷入口函數(shù)
在gd32f30x_interrupt.c中定義了中斷入口函數(shù)：
C
uint16_t Vref_Vtemp_data[2] ;
void ADC0_1_IRQHandler()
{
driver_adc_int_handler(&VRef_VTem_ADC,(uint16_t *)Vref_Vtemp_data);
}
13.4.6 main函數(shù)實(shí)現(xiàn)
C
int main(void)
{
delay_init();//delay函數(shù)初始化
bsp_uart_init(&BOARD_UART);//BOARD_UART串口初始化
bsp_Vref_Vtemp_ADC_config();//內(nèi)部通道ADC配置和中斷使能
while (1)
{
driver_adc_software_trigger_enable(&VRef_VTem_ADC); ???????//軟件觸發(fā)ADC
delay_ms(1000);
temperature = (1.45 - Vref_Vtemp_data[0]*3.3/4095) * 1000 / 4.1 + 25; ???????/*內(nèi)部溫度ADC轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值*/
vref_value = (Vref_Vtemp_data[1] * 3.3 / 4095); ???????/*內(nèi)部參考電壓ADC轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓值*/
printf(" the temperature data is %2.0f degrees Celsius\r\n", temperature); ???????/*打印實(shí)際溫度值*/
printf(" the reference voltage data is %5.3fV \r\n", vref_value); ???????/*打印內(nèi)部參考實(shí)際電壓值*/
}
}
本例程main函數(shù)首先進(jìn)行了延時函數(shù)初始化，為了演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這里初始化了BOARD_UART串口，關(guān)于串口的使用，請讀者參考串口章節(jié)，然后是內(nèi)部通道ADC的配置和中斷使能。在主循環(huán)中，先出發(fā)一次內(nèi)部通道ADC，然后延時1s，在延時過程中ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束會進(jìn)入ADC中斷函數(shù)，中斷函數(shù)將兩個注入組通道數(shù)據(jù)賦給Vref_Vtemp_data數(shù)組，延時結(jié)束后，對溫度和內(nèi)部電壓進(jìn)行計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果打印出來。
13.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
使用USB-TypeC線，連接電腦和板上USB to UART口后，配置好串口調(diào)試助手，即可看到內(nèi)部溫度傳感器測到的溫度值以及內(nèi)部參考電壓值了。
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