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[研电赛技术支持] 【GD32F303红枫派使用手册】第十三讲 ADC-内部温度传感器和参考电压采样实验

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 楼主| 聚沃科技 发表于 2024-6-12 09:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
单片机, 开发板, GD32F303, ADC, 传感器
本帖最后由 聚沃科技 于 2024-6-12 09:45 编辑

红枫派首图.png
13.1 实验内容
本实验是通过ADC注入组采样内部温度传感器和参考电压，通过本实验主要学习以下内容：
• 内部温度传感器和参考电压简介
• ADC注入组采样配合ADC中断应用
13.2 实验原理
13.2.1 内部温度传感器和参考电压简介
GD32F303有两个内部通道，分别为内部温度传感器（ADC0_CH16）和内部参考电压Vrefint（ADC0_CH17）。
温度传感器可以用来测量器件周围的温度。温度传感器的输出电压随温度线性变化，由于生产过程的多样化，温度变化曲线的偏移在不同的芯片上会有不同(最多相差 45°C)。内部温度传感器更适合于检测温度的变化，而不是测量绝对温度。如果需要测量精确的温度，应该使用一个外置的温度传感器来校准这个偏移错误。
从 ADC 数据寄存器中读取并计算温度传感器数据 Vtemperature， 并由下面公式计算出实际温度：
温度（℃）=（V25-Vtemperature）/Avgslope+25
V25：温度传感器在 25°C 下的电压，从datasheet中可以查到典型值为1.45V。
Avg_Slope：温度与温度传感器电压曲线的均值斜率，从datasheet中可以查到典型值为4.1mV/℃ 。
内部电压参考(VREFINT)提供了一个稳定的（带隙基准）电压输出给 ADC 和比较器，典型值为1.2V。
13.3 硬件设计
本实验使用两个内部ADC通道，无需要硬件设计。
13.4 代码解析
13.4.1 中断使能函数
在driver_adc.c中定义了开启中断的函数ADC_int_enable。
复制
  1. C
    

  2. /*ADC中断使能函数*/
    

  3. void ADC_int_enable(typdef_adc_ch_general *ADC)
    

  4. {
    

  5.     /*规则组中断使能*/
    

  6.     if(ADC->adc_channel_group == ADC_REGULAR_CHANNEL)
    

  7.     {
    

  8.         adc_interrupt_enable(ADC->adc_port,ADC_INT_EOC);
    

  9.         adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_EOC);
    

  10.     }
    

  11.     /*注入组中断使能*/
    

  12.     else if(ADC->adc_channel_group == ADC_INSERTED_CHANNEL)
    

  13.     {
    

  14.         adc_interrupt_enable(ADC->adc_port,ADC_INT_EOIC);
    

  15.         adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_EOIC);
    

  16.     }        
    

  17. }
13.4.2 ADC中断函数
在driver_adc.c中定义了ADC的中断函数driver_adc_int_handler
复制
  1. C
    

  2. void driver_adc_int_handler(typdef_adc_ch_general *ADC,void *buffer)
    

  3. {
    

  4.     uint8_t i;
    

  5.     if(ADC->adc_channel_group == ADC_REGULAR_CHANNEL)
    

  6.     {
    

  7.         if(SET == adc_interrupt_flag_get(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOC))
    

  8.         {
    

  9.             adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOC);
    

  10.             if(ADC->adc_mode == ADC_DAUL_REGULAL_PARALLEL)
    

  11.             {
    

  12.                 REG32(buffer) = (uint32_t)(ADC_RDATA(ADC->adc_port));
    

  13.             }
    

  14.             else
    

  15.             {
    

  16.                 REG16(buffer) = (uint16_t)(ADC_RDATA(ADC->adc_port));
    

  17.             }
    

  18.                 
    

  19.         }
    

  20.     }
    

  21.     else if(ADC->adc_channel_group == ADC_INSERTED_CHANNEL)
    

  22.     {
    

  23.         if(SET == adc_interrupt_flag_get(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOIC))
    

  24.         {
    

  25.             adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOIC);
    

  26.             if(ADC->adc_mode == ADC_DAUL_INSERTED_PARALLEL)
    

  27.             {
    

  28.                 for(i = 0; i<ADC->ch_count ; i++)
    

  29.                 {
    

  30.                     REG32(buffer) = REG32((ADC->adc_port) + 0x3C+(i*4));
    

  31.                     buffer += 4;
    

  32.                 }
    

  33.             }
    

  34.             else
    

  35.             {
    

  36.                 for(i = 0; i<ADC->ch_count ; i++)
    

  37.                 {
    

  38.                     REG16(buffer) = REG16((ADC->adc_port) + 0x3C+(i*4));
    

  39.                     buffer += 2;
    

  40.                 }
    

  41.             }
    

  42.         }
    

  43.     }
    

  44.         
    

  45. }
13.4.3 内部ADC通道结构体定义
ADC的初始化在前两章已经讲述过，这里就介绍下ADC和两个通道的结构体定义：
复制
  1. C
    

  2. typdef_adc_ch_general  VRef_VTem_ADC = {
    

  3.     .rcu_adc = RCU_ADC0,//ADC0的时钟
    

  4.     .adc_psc = RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6,//ADC0设置为APB2 6分频
    

  5.     .adc_port = ADC0,//ADC口为ADC0
    

  6.     .adc_mode = ADC_MODE_FREE,//ADC模式为独立模式
    

  7.     .adc_channel_group = ADC_INSERTED_CHANNEL,//使用注入组
    

  8.     .adc_scan_function = ENABLE,//开启扫描模式
    

  9.     .adc_continuous_function = DISABLE,//关闭循环模式，因为使用的是注入组，故该参数实际无效
    

  10.     .ch_count = 2,//转换长度为2
    

  11.     .trigger_source = ADC0_1_2_EXTTRIG_INSERTED_NONE,
    

  12.     .DMA_mode = DISABLE//不使用DMA
    

  13. };
    


  14. 

  15. typdef_adc_ch_parameter VRef_VTem_ch_parameter[2] = 
    

  16. {
    

  17.     {
    

  18.         .rcu_port = NULL,
    

  19.         .port = NULL,
    

  20.         .pin = NULL,
    

  21.         .gpio_speed = NULL,
    

  22.         .adc_channel = ADC_CHANNEL_16,//通道16
    

  23.         .sample_time = ADC_SAMPLETIME_55POINT5//设置采样周期为55.5
    

  24.     }
    

  25.     ,
    

  26.     {
    

  27.         .rcu_port = NULL,
    

  28.         .port = NULL,
    

  29.         .pin = NULL,
    

  30.         .gpio_speed = NULL,
    

  31.         .adc_channel = ADC_CHANNEL_17,//通道17
    

  32.         .sample_time = ADC_SAMPLETIME_55POINT5,//设置采样周期为55.5
    

  33.     }
    


  34. 

  35. };
需要说明的是，由于使用的是内部通道，无需配置外部IO口，所以rcu_port参数等无需设置，这里是为了方便读者阅读将这几个参数设置为了NULL。
13.4.4 内部通道ADC配置
在bsp_adc.c中定义了内部通道ADC配置的函数bsp_Vref_Vtemp_ADC_config
复制
  1. C
    

  2. void bsp_Vref_Vtemp_ADC_config()
    

  3. {
    

  4.     /*ADC配置*/
    

  5.     driver_adc_config(&VRef_VTem_ADC,VRef_VTem_ch_parameter);
    

  6.     /*ADC中断打开*/
    

  7.     ADC_int_enable(&VRef_VTem_ADC);
    

  8.     /*NVIC设置*/
    

  9.     nvic_irq_enable(ADC0_1_IRQn,0,0);
    

  10. }
13.4.5 中断入口函数
在gd32f30x_interrupt.c中定义了中断入口函数：
复制
  1. C
    

  2. uint16_t Vref_Vtemp_data[2] ;
    

  3. void ADC0_1_IRQHandler()
    

  4. {
    

  5.     driver_adc_int_handler(&VRef_VTem_ADC,(uint16_t *)Vref_Vtemp_data);
    

  6. }
13.4.6 main函数实现
复制
  1. C
    

  2. int main(void)
    

  3. {
    

  4.     delay_init();//delay函数初始化
    

  5.     bsp_uart_init(&BOARD_UART);//BOARD_UART串口初始化
    

  6.     bsp_Vref_Vtemp_ADC_config();//内部通道ADC配置和中断使能
    

  7.     while (1)
    

  8.     {
    

  9.         driver_adc_software_trigger_enable(&VRef_VTem_ADC);        //软件触发ADC
    

  10.         delay_ms(1000);
    

  11.         temperature = (1.45 - Vref_Vtemp_data[0]*3.3/4095) * 1000 / 4.1 + 25;        /*内部温度ADC转换值转换为实际温度值*/
    

  12.         vref_value = (Vref_Vtemp_data[1] * 3.3 / 4095);        /*内部参考电压ADC转换值转换为实际电压值*/                
    

  13.         printf(" the temperature data is %2.0f degrees Celsius\r\n", temperature);        /*打印实际温度值*/
    

  14.         printf(" the reference voltage data is %5.3fV \r\n", vref_value);        /*打印内部参考实际电压值*/
    

  15.     }
    

  16. }
本例程main函数首先进行了延时函数初始化，为了演示实验结果，这里初始化了BOARD_UART串口，关于串口的使用，请读者参考串口章节，然后是内部通道ADC的配置和中断使能。在主循环中，先出发一次内部通道ADC，然后延时1s，在延时过程中ADC转换结束会进入ADC中断函数，中断函数将两个注入组通道数据赋给Vref_Vtemp_data数组，延时结束后，对温度和内部电压进行计算并将计算结果打印出来。
13.5 实验结果
使用USB-TypeC线，连接电脑和板上USB to UART口后，配置好串口调试助手，即可看到内部温度传感器测到的温度值以及内部参考电压值了。
图片1.png 图片2.png

本教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原创发布，了解更多GD32 MCU教程，关注聚沃科技官网，GD32MCU技术交流群：859440462

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