GD32 ADC检测电压

1万 · 2021-6-4 12:54

GD32的参考电压在规格书上没有查到，但是由于GD32 和STM32的“某种关系“。。。STM32 的内部参考电压是1.2V，所以GD32的可以想象也是1.2V。（最终通过计算发现确实应该是1.2V）

ADC输出的值是一个数字量, 没有单位的.

12位的ADC 最大的数字量是4096, 那么ADC输出值只能在0~4096之间

ADC分辨率12位=4096，采样参考电源是3.3V，所以从0-3.3V按分辨率计算，每位采样值是(3.3/4096)

今天给大家简单介绍一下ADC器件的常识。

ADC，模数转换器，功能是把模拟电压转换成数字量。

1万 · 2021-6-4 12:54

概念听的模糊，说点实际的吧：把你要测的电压那条线，连接到ADC的用来测试电压的引脚上，ADC模块就会检测到这个电压，并且自动转换成一个数字，我们读出这个数字，然后知道这个数字和电压的对应关系，就可以知道现在的电压是多大了。

有些单片机内部有ADC模块，在单片机外部引出测试用的ADC引脚。

有些单片机内部没有ADC模块，可以用单独的ADC芯片，单独的ADC芯片一般留有与单片机通信的接口，常见的是8位并口、I2C口、SPI口。单片机通过通信接口与外部ADC模块连接读取ADC芯片的转化值。

分辨率

不管是单片机内部的ADC，还是独立的ADC芯片，都有一个分辨率指标。

一般的分辨率有8位、10位、12位、16位、24位。

先要知道，位就是bit，就是计算机界是最小的单位，8个位是1个字节。

8位数字，最大值就是255，范围从0~255。

10位数字，最大值就是1023，范围从0~1023。

12位数字，最大值就是4095，范围从0~4095。

14位数字，最大值就是16383，范围从0~16383。

16位数字，最大值就是65535，范围从0~65535。

24位数字，最大值就是16777215，范围从0~16777215。

为什么“位”可以表示分辨率？

假设一个我们要测一个0~5V的电压信号。

用8位分辨率的ADC测，输入电压是0V时，得到的数字是0，输入电压是5V时，得到的数字是255。

用12位分辨率的ADC测，输入电压是0V时，得到的数字是0，输入电压是5V时，得到的数字是4095。

8位的ADC，得到的数字每增加1，实际上电压增加5/256=0.0195V。

16位的ADC，得到的数字每增加1，实际上电压增加5/4096=0.0012V。

可以看出来8位和16位在电压的分辨率上是由差异的，比如说我测电压，分别用8位和16位的去测试，得到的数字都是1，对于8位来说小于0.0195V的可能都是1，但是16位的ADC测的的数字是1的话，那么我们就能知道电压大概是0.0012V，是不是很精确。所以用多大的分辨率是看你的硬件条件和你的采样精准度需求

再比如，我们知道当前待测的电压的精确值是0.015V，那我们用8位的ADC得到的数字，就是1，当你得到1的时候，只能认为是1*5/256=0.0195V的电压。

那如果用12位的ADC测0.015V的电压的话，得到的数字就是12或者13，如果是12的话，我们转化一下，就会认为是12*5/4096=0.0147V，如果得到的数字是13的话，我们转一下，就会认为是13*5/4095=0.0159V。

对比一下数字，就可以看出来，位数越高的分辨率，就可以测得更精确的电压。

1万 · 2021-6-4 12:55

下面是我找的网友的博客中对STM32的总结，看起来GD32 和STM32的ADC 很“雷同”

没有STM32的SPEC，这里我贴出来GD32的SPEC中关于内部参考电压部分：

我们的项目需要去简单测试电源电压Vbat,电路是这样的。（这里只关注PA7 和 PA6)

1万 · 2021-6-4 12:56

PA7的复用功能是ADC0

看下PA7的 PIN脚功能有哪些：

Default 是PA7 也就是GPIO引脚

Alternat功能有 ADC01_17 也就是可以作为ADC0或者ADC1的第7个Channel通道

所以针对这个PA7 PIN的功能使能需要做以下工作：

/* enable GPIOA clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);/* 这里AF就是指我需要用Alternate Function的意思，复用的功能的Clock要打开 */
/* enable ADC1 clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC1);
/* config ADC clock */
rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV4);
/* config the GPIO as analog mode */
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_7); /* GPIO_MODE_AIN 配置为Analog In mode */

对于PA6的配置就比较简单了

/* enable GPIOA clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
/* configure PA6 GPIO port */
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_6);
/* set PA6 output */
gpio_bit_set(GPIOA,GPIO_PIN_6);

中间的配置就不说了，还是比较多：

直说一下最后的计算方式：

/*
* 这个Vref_adc 表示的是1.2V的参考电压，用当前的分辨率测试到的ADC值是这么多 ,
*/
Vref_adc =adc_regular_channel_data_read(ADC0, ADC_CHANNEL_17);

/*
* 这个Pin7_adc 表示的是Vbat/2的参考电压，用当前的分辨率测试到的ADC值是这么多，
* 所以采用比例的方式 1.2V : Vref_adc = Vbat/2 : Pin7_adc
* Vbat /2 = (1.2 * Pin7_adc) / Vref_adc
* Vbat = 1.2 * Pin7_adc * 2 / Vref_adc
*/
Pin7_adc =adc_regular_channel_data_read(ADC1, ADC_CHANNEL_7);

Vbat = 1.2 * Pin7_adc * 2 / Vref_adc

1万 · 2021-6-4 12:56

下面是网友对SMT32由内部参考电压获取 ADCpin 电压的计算方式，可以看出来都是一样的。

STM32 中的ADC 参考电压

每个STM32芯片都有一个内部的参照电压，相当于一个标准电压测量点，在芯片内部连接到ADC1的通道17。

根据数据手册中的数据，这个参照电压的典型值是1.20V，最小值是1.16V，最大值是1.24V。这个电压基本不随外部供电电压的变化而变化。

不少人把这个参照电压与ADC的参考电压混淆。ADC的参考电压都是通过Vref+提供的。100脚以上的型号，Vref+引到了片外，引脚名称为Vref+；64脚和小于64脚的型号，Vref+在芯片内部与VCC信号线相连，没有引到片外，这样AD的参考电压就是VCC上的电压。

在ADC的外部参考电压波动，或因为Vref+在芯片内部与VCC相连而VCC变化的情况下，如果对于ADC测量的准确性要求不高时，可以使用这个内部参照电压得到ADC测量的电压值。

具体方法是在测量某个通道的电压值之前，先读出参照电压的ADC测量数值，记为ADrefint；再读出要测量通道的ADC转换数值，记为ADchx；则要测量的电压为：

Vchx = Vrefint * (ADchx/ADrefint)

其中Vrefint为参照电压=1.20V（STM32F107）。

如何用VDDA作为ADC参考电压，当测量信号电压超过这个范围可以用精密电阻分压或者放大器分压，或者选择合适的外部电压基准芯片。