I.MX6ull-ADC

一,ADC简介

        ADC 即模拟数字转换器（英语：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。

        ADC 用于将模拟值从现实世界转换为数字值，如1和0。那么这些模拟值是什么？这些是我们在日常生 活中看到的，比如温度、速度、亮度等。但是ADC 能否将温度和速度直接转换为0和1等数字值？当然 不是。ADC只能将模拟电压值转换为数字值。因此，无论我们想要测量哪个参数，都应该先将其转换为 电压，这种转换可以在传感器的帮助下完成。例如，为了将温度值转换为电压，我们可以使用热敏电 阻，同样，为了将亮度转换为电压，我们可以使用LDR。一旦转换成电压，我们就可以在ADC的帮助下读取。

二,基本原理

        基本原理：

        它分为 采样 ， 保持 ， 量化 和 编码 四个步骤

        1. 采样 ：这一步骤涉及周期性地采取模拟信号的瞬时值，得到一系列的脉冲样值。采样周期的长短决定了转换结果的精确度。根据奈奎斯特采样定理，采样频率应大于或等于输入模拟信号频谱中最高 频率的两倍，以确保转换的准确性。

        2. 保持 ：在连续两次采样之间，为了使前一次采样所得信号保持不变，以便进行量化和编码，需将

其保存起来。这通常通过采样-保持电路实现，该电路由存储样值的电容、场效应管及电压跟随运

算放大器组成，确保在采样停止期间电容上的电压基本保持不变。

        3. 量化 ：量化是将采样-保持电路的输出信号按照某种近似方式归并到相应的离散电平上，也就是将 模拟信号在取值上离散化的过程。离散后的电平称为量化电平，量化误差的大小取决于ADC的分辨 率。

        4. 编码 ：编码是将量化后的结果（离散电平）用数字代码（如二进制数）来表示。编码的本质是输出 一串数字代码，这个代码会尽可能地接近当前采样到的模拟值。不同的量化方式决定了编码的规则。

A/D转换器的主要技术指标:

        1. 测量范围 。决定了外接的设备其信号输出电压范围

        2. 分辨率 。输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。

        3. 转换速度 。转换速度是指A/D转换器完成一次转换所需的时间

        4. 采样时间 。保持某一时刻的外部信号，保持时间就是采样时间

        5. 采样率 。在一秒的时间内采集多少次

三,I.MX6ull ADC介绍

3.1 Features(特点)

1,Up to 1MS/s sampling rate

高达1MS/s的采样率

2,Single or continuous conversion (automatic return to idle after single conversion)

单次或连续转换(单次转换后自动返回空闲)

3,Output Modes: (in right-justified unsigned format) 12-bit/10-bit/8-bit

输出模式：（右对齐无符号格式）12位/10位/8位【A/D的分辨率】

4,Configurable sample time and conversion speed/power

可配置采样时间和转换速度/功率

5,Conversion complete and hardware average complete flag and interrupt

转换完成和硬件平均完成标志和中断 【转换完成可以产生内部中断】

6,Input clock selectable from up to three sources

输入时钟可从多达三个源选择

7,Automatic compare with interrupt for less-than, greater-than or equal-to, within range, or out-of-range, programmable value

对小于、大于或等于、范围内或范围外的可编程值自动比较并产生中 断

8,Operation in low power modes for lower noise operation

在低功率模式下运行，以实现更低的噪声运行

9,Hardware average function

硬件平均函数

10,Self-calibration mode

自校准模式

3.2 ADC 状态

禁用状态:

         在复位或停止模式下（如果未选择内部时钟作为时钟源），ADC模块将被禁用.

闲置状态:

        当一个转换完成而另一个转换尚未启动时，模块处于空闲状态。当空 闲并且异步时钟输出使能被禁用（ADACKEN=0）时，模块处于最低功率状态。

转换状态

        ADC可以在任何软件可选通道上执行模数转换。所有模式都通过逐次逼近算法执行转换

3.3ADC框图

3.4 ADC时钟选择和分频控制

        ADC数字块通过内部分割IPG时钟产生IPG时钟/2。最终时钟从以下时钟中选择

        

IPG clock (IPG时钟)

        This is the default selection following reset.(这是重置后 的默认选择)

IPG clock divided by 2 (IPG时钟除以2)

        For higher IPG clock rates, this allows a maximum divide by 16 of the IPG clock using the ADIV bits. (对于更高的 IPG时钟速率，这允许最大使用ADIV位除以IPG时钟的16)

ADACK

        This clock is generated from a clock source within the ADC module. Conversions are possible using ADACK as the input clock source while the MCU is in stop mode(该时钟由 ADC模块内的时钟源生成。当MCU处于停止模式时，可以使用ADACK作 为输入时钟源进行转换)

        从上面列出的三个时钟中，选择一个取决于ADC_CFG的ADICLK[1:0]位的

配置。所选时钟根据ADC_CFG的ADIV[1:0]位的配置进行划分。最后生成

的时钟用作ADC的转换时钟。

        

3.5 硬件平均函数

        可启用硬件平均功能(AVGE=1)，对多次转换进行硬件平均。转换次数由 AVGS[1:0]位决定，选择4、8、16或32个转换进行平均。当硬件平均功能 正在进行时，将设置ADACT位。

        在所选择的输入进行采样和转换后，将结果放入累加器中， 一旦完成所选 择的转换次数，就从累加器中计算平均值。当选择硬件平均时，完成一次 转换不会设置COCOn位

        如果关闭比较功能或计算结果为true，则在所选择的转换次数完成后， 将转换结果的平均值传输到数据结果寄存器ADC_Rn中，并设置COCOn位。 如果相应的ADC中断被启用(AIENn=1)，则在设置COCOn时产生ADC中断。

3.6 自动比较功能

        比较函数配置为检查结果是否小于或大于或等于单个比较值，或者结果是 否在由两个比较值确定的范围内或之外。比较模式由ACFGT、ACREN和比 较值寄存器(ADC_CV)中的值决定。在对输入进行采样和转换后，比较值 (CV1和CV2)的使用如下表所示。有六种比较模式，如下表所示。

3.7 校准功能

(要完成校准，用户必须遵循以下程序):

        1,ADC_CFG配置为实际操作值，以获得最大的精度

        2, 配置ADC_GC值和CAL位

        3,检查ADC_GS中CALF位和ADC_GC中CAL位的状态

        4,当CAL位变为’0’时，检查CALF状态和COCO[0]位状态

四,代码实现

#include "adc.h"
/*
    ADC1_IN6 ---  GPIO1_IO06
*/ 
void adc_gpio_init(){
    //GPIO初始化
    IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO06 &= ~(0xf<<0);
    IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO06 |= (0x5<<0);

    GPIO1->GDIR |= (0x1<<6);

    //使能ADC模块时钟
    CCM->CCGR1 |=(0x3 << 16);
    //设置ADC控制器，ADC转换的精度和选择时钟源
    ADC1->HC[0] |= (0x1<<7) |(0x6<<0);

    
    ADC1->CFG &= ~(0xf<<0);
    //设置adc精度
    ADC1->CFG &= ~(0x3<<5); 


}
//配置自动校准
int auto_calibration(){
    ADC1-> GC |= (0x1<<7) ;
    
    while((ADC1->GC)& (0x1<<7)){
        //判断校验是否失败 
        if((ADC1->GS) & (0x1<<1)){
            uart_printf("auto_calibration fail \r\n");
            return -1;
        }

    }
    if( (ADC1->HS & (0x1<<0))==1){
        uart_printf("auto_calibration successful");
        return 0;
    }
    return -1;
}

void adc_start_interrupt(){
    ADC1->HC[0] |=(0x1<<7);

}
//选通道
void adc_select_channel(){
    ADC1->HC[0] &=~( 0x1f<<0);    
    ADC1->HC[0] |= (0x6<<0);

}

void adc_start_conversion(){
    adc_select_channel();
    adc_start_interrupt();

}
int adc_handler(int irq_num){
    //拿到值
    uint32_t value =ADC1->R[0] & (0xff<<0);

    //转换成mv八位分辨率 256 总电压为3.3v即3300mv
    uint32_t adc_mv=value*3300/256;
    uart_printf("value :%d,adc_mv :%d \r\n",value,adc_mv);
    adc_start_conversion();
    delay_s(1);

}

void adc_test(){
    adc_gpio_init();
    int ret= auto_calibration();
    if(ret==-1){
        uart_printf("adc failure\r\n");
        return;
    }
    //注册中断
    request_irq(ADC1_IRQn,adc_handler);
    enable_irq();
    adc_start_conversion();
}

ADC简单来说就是一种将模拟信号转换为数字信号的一中操作.因为数字信号十分容易操作,存储和传输。