ESP32 ADC学习笔记

最新推荐文章于 2025-03-13 18:20:49 发布

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文章标签：学习单片机嵌入式硬件

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ESP32 ADC学习笔记

一、概述
二、API参考
三、总结

一、概述

1.1 ADC通道

ESP32 集成了 2 个 12 位逐次逼近模数转换器 (SARADC)，支持 18 个测量通道(模拟使能引脚)。
支持以下通道：
ADC1：

8个通道：GPIO32 - GPIO39
ADC2：
10个通道：GPIO0、GPIO2、GPIO4、GPIO12-GPIO15、GOIO25-GPIO27

1.2 ADC的限制

由于WiFi模块驱动使用了ADC2，所以只能只能在WiFi模块未使用的情况下才能使用ADC2

1.3 ADC的采样模式

每一个ADC都支持两个采样模式：ADC单次采样模式和ADC连续采样（DMA）模式。
ADC单次采样模式适用于低频采样
ADC连续采样（DMA）模式适用于高频连续采样

1.4 ADC的衰减

如果对于ESP32单片机的采集电压过大，而ADC的衰减也不是合适的值，ADC将对电压采集无效，而通过更高设置的电压衰减越高，能读取的电压值就越高，与电压相对于的衰减如下：

衰减	可测量的输入电压范围
ADC_ATTEN_DB_0	100毫伏 ~ 950毫伏
ADC_ATTEN_DB_2_5	100 毫伏 ~ 1250 毫伏
ADC_ATTEN_DB_6	150 毫伏 ~ 1750 毫伏
ADC_ATTEN_DB_11	150 毫伏 ~ 2450 毫伏

1.5 ADC的噪音最小化

由于ADC转换的实质原理是将模拟信号转变为数字信号，而模拟信号在传输的过程中难免会被外界因素干扰，克服这一因素的方法可以在输入电路上并连一个电容，可以最大限度的降低噪音。

1.6 GPIO查找

在源码中，一般会从通道告诉我们ADC1或者ADC2的GPIO为多少，改变ADC的通道即可改变相对应的GPIO

二、API参考

ADC的配置大致有：
设置衰减、捕获位宽、初始化数字ADC、通过DMA从数字ADC读取字节，还要获取ADC处理转换后的预期长度、限制转换时间和触发次数的上限等一系列的配置，现在我们从代码中来获取详细信息：

adc_digi_configuration_t dig_cfg = {
        .conv_limit_en = ADC_CONV_LIMIT_EN, //限制ADC的转换时间
        .conv_limit_num = 250,              //设置ADC转换触发次数的上限
        .sample_freq_hz = 10*1000,        //以赫兹为单位的预期ADC采样频率
        .conv_mode = ADC_CONV_MODE,         //仅使用ADC1进行转换
        .format = ADC_OUTPUT_TYPE,			//输出类型
    };

限制ADC的转换时间是为了防止在转换时已经进入超时了还在傻傻的等，能及时跳出并打印信息；
设置ADC转换触发次数的上限是为了限制预处理长度的值；
其他的为字面意思；

static void continuous_adc_init(uint16_t adc1_chan_mask, uint16_t adc2_chan_mask, adc_channel_t *channel, uint8_t channel_num)
{
    adc_digi_init_config_t adc_dma_config = {
        .max_store_buf_size = 256,       //驱动程序在处理转换后的数据之前可以存储的最大长度
        .conv_num_each_intr = 128,      // ADC读取的预期数据长度
        .adc1_chan_mask = adc1_chan_mask, //初始化ADC1的通道列表
        .adc2_chan_mask = adc2_chan_mask, //初始化ADC2的通道列表
    };

其中 .max_store_buf_size 为最大存储长度；
.conv_num_each_intr = 128 为一次从DMA中读出来的长度；
其他的即为标识的意思

adc_digi_pattern_config_t adc_pattern[SOC_ADC_PATT_LEN_MAX] = {0};
    //将使用的ADC通道数量
    dig_cfg.pattern_num = channel_num;
    for (int i = 0; i < channel_num; i++)
    {
        uint8_t unit = GET_UNIT(channel[i]);
        uint8_t ch = channel[i] & 0x7;
        adc_pattern[i].atten = ADC_ATTEN_DB_11;               //该ADC的通道衰减
        adc_pattern[i].channel = ch;                          // ADC的通道
        adc_pattern[i].unit = unit;                           // ADC的单元
        adc_pattern[i].bit_width = SOC_ADC_DIGI_MAX_BITWIDTH; // ADC的输出宽度
    }

这里配置ADC的衰减、通道、输出单元和输出宽度，目的是DMA从ADC按钮中获取每一个按键的电压值，并存入相对应的缓冲区。

adc_digi_read_bytes(result, TIMES, &ret_num, 3000 );

这里为从DMA读取值，然后进行输出，其中参数的意思为：
ADC读取的缓冲区、ADC读取的预期数据长度、ADC读取的实际长度、等待时间；

三、总结

本次学习主要参考官方例程dma_read，该例程可以说功能是很强大的，从理论上来说可以通过ADC的GPIO端口控制无数个按钮进行连续输出，而且每个按钮都是独立存在的，可以分别工作在不同的场合，例如配合DAC输出不同的波形，还可以控制波形的振幅、频率、相位等，只要想法大胆，还可以实现更多的功能，也可以在后续做出不同的项目。