PAN3060_CIU32F003_RX/SN_Port/SN_ADC.c

#include "SN_ADC.h"
/*
文件名：SN_ADC.c/.h
作者： SN_FAE_黄泽洪
免责声明：无版权，可随意传播和篡改，该代码仅供开发参考，如需使用请自行验证
本人不担负商业使用上带来的风险。
*/

/*
      不带滤波，用户自行实现滤波

      SN_ADC 模块使用方法是：




      1.先初始化对应通道道    SN_ADC_IN_init(ADC_CHANNEL_0|ADC_CHANNEL_1|ADC_CHANNEL_6);
      2.启动adc转换           SN_ADC_start();
      3.获取对应通道的ADC值   uint16_t val0 =  SN_ADC_Get(0);
                              uint16_t val1 =  SN_ADC_Get(1);
                              uint16_t val6 =  SN_ADC_Get(2);


方法一：使用CPU等待adc转换完成，适用于CPU工作量不多的情况

    SN_ADC.h文件：

      #define  ADC_IRQ_Handle    0

    main.c文件：

      uint16_t ADC_VAL = 0;
      float MCU_VDD = 0;
      int main(void)
      {
         SN_SYSCLK_set(SYSCLK_48MHZ);
         std_delay_init();
         SN_ADC_IN_init(ADC_CHANNEL_4_PA7|ADC_CHANNEL_5_PB3|ADC_CHANNEL_7_PB0);

        while(1){

            std_delayms(500);
            SN_ADC_start();		        //此时编译的SN_ADC_star()函数是阻塞cpu时间的，是前台代码
            ADC_VAL = SN_ADC_Get(0);
            MCU_VDD = SN_ADC_MCU_VDD();               //获取MCU的当前vdd电压
        }


     }



方法二：使用ADC中断处理，减少CPU空跑时间

    SN_ADC.h文件：


    #define  ADC_IRQ_Handle    1   //开启中断读取ADC值，单周期

    main.c文件：

      uint16_t ADC_VAL = 0;
      float MCU_VDD = 0;
      int main(void)
      {
         SN_SYSCLK_set(SYSCLK_48MHZ);
         std_delay_init();
         SN_ADC_IN_init(ADC_CHANNEL_4_PA7|ADC_CHANNEL_5_PB3|ADC_CHANNEL_7_PB0);

         SN_ADC_start();		        //此时编译的SN_ADC_star()函数是中断处理的，是后台代码

         while(1){

            std_delayms(500);
      //	  SN_ADC_start();           //多次调用也可以
            ADC_VAL = SN_ADC_Get(0);
             MCU_VDD = SN_ADC_MCU_VDD();               //获取MCU的当前vdd电压
        }


     }



方法三：使用ADC中断处理，减少CPU空跑时间

    SN_ADC.h文件：

    #define  ADC_IRQ_Handle    2   //开启中断读取ADC值，周期性更新ADC数据

    main.c文件：

      uint16_t ADC_VAL = 0;
      float MCU_VDD = 0;
      int main(void)
      {
         SN_SYSCLK_set(SYSCLK_48MHZ);
         std_delay_init();
         SN_ADC_IN_init(ADC_CHANNEL_4_PA7|ADC_CHANNEL_5_PB3|ADC_CHANNEL_7_PB0);

         SN_ADC_start();		          //此时编译的SN_ADC_star()函数是中断处理的，是后台代码	，处于循环更新状态的ADC，启动一次即可。

         while(1){

            std_delayms(500);
            ADC_VAL = SN_ADC_Get(0);
            MCU_VDD = SN_ADC_MCU_VDD();               //获取MCU的当前vdd电压
        }


     }



  注意：	ADC单通道转换的时间 =  ADC采样时钟数（与ADC工作频率有关） +  ADC固定的转换时间
          ADC多通道转换时间 = 	ADC单通道转换的时间 * 通道数

  注意：  ADC速度的时间选择：
              ADC的转换时间不是越快越好，这个和硬件也有关系，MCU的ADC模块内部也有一个小电容用于信号采样。
              如果信号源的阻抗有些大（理论上信号的输出阻抗是无限小的）导致MCU的ADC电容正常充电时间慢（类似物理中的连通器），
              而我们的采样时间快（ADC采样时钟数*ADC工作频率）,那样我们采到的ADC值跟实际值相比就偏小了。

  注意：  ADC 12位分辨率最高采样率 1Msps ，比如ADC工作在48MHZ是无法工作的

               单次单通道最高转换时间时钟（48MHZ下）：std_adc_clock_config(ADC_CK_DIV2);	std_adc_sampt_time_config(ADC_SAMPTIME_3CYCLES);
                        这个时间是  48mhz/2*3  +  13*48mhz/2  （固定转换时间 13 个 ADC_CK 时钟周期）

               5通道序列最高转换时间时钟 （48MHZ下）：std_adc_clock_config(ADC_CK_DIV3);	std_adc_sampt_time_config(ADC_SAMPTIME_3CYCLES);
                        这个时间大致是  { 48mhz/2*3  +  13*48mhz/2  （固定转换时间 13 个 ADC_CK 时钟周期）} * 5

               用户要自己在保证采样精度的前提下，实验调整时间，不要盲目追求ADC高速度。

  注意：  不要使用PB6 作为ADC通道作为输入（ADC_CHANNEL_6），分压采样的上拉电阻可能导致SWD口无法使用。

  注意：  ADC 时钟频率与工作电压之间的关系如下,
                                2.2 V ＜ VDDA  ≤5.5V 时，300KHz≤fADC_CK ≤ 16MHz
                                1.8 V ≤ VDDA  ≤ 2.2V 时，300KHz≤fADC_CK ≤ 8MHz

  注意：  使用 ADC 时，需保持 RCH 时钟使能。

*/

/*                    IO引脚和参数对应表格：

                      ADC_CHANNEL_0  	对应IO    PB1
                      ADC_CHANNEL_1  	对应IO    PA3
                      ADC_CHANNEL_2  	对应IO    PA4
                      ADC_CHANNEL_3  	对应IO    PA6
                      ADC_CHANNEL_4  	对应IO    PA7
                      ADC_CHANNEL_5  	对应IO    PB3
                      ADC_CHANNEL_6  	对应IO    PB6
                      ADC_CHANNEL_7  	对应IO    PB0

                      别名：
                      ADC_CHANNEL_0_PB1  对应   ADC_CHANNEL_0
                      ADC_CHANNEL_1_PA3  对应   ADC_CHANNEL_1
                      ADC_CHANNEL_2_PA4  对应   ADC_CHANNEL_2
                      ADC_CHANNEL_3_PA6  对应   ADC_CHANNEL_3
                      ADC_CHANNEL_4_PA7  对应   ADC_CHANNEL_4
                      ADC_CHANNEL_5_PB3  对应   ADC_CHANNEL_5
                      ADC_CHANNEL_6_PB6  对应   ADC_CHANNEL_6
                      ADC_CHANNEL_7_PB0  对应   ADC_CHANNEL_7
*/

// 该表是用来初始化通道对应的GPIO
const static uint16_t ADC_CH_list[8] = {

    GPIO_PIN_1,
    GPIO_PIN_3,
    GPIO_PIN_4,
    GPIO_PIN_6,
    GPIO_PIN_7,
    GPIO_PIN_3,
    GPIO_PIN_6,
    GPIO_PIN_0,

};

// ADC通道值缓存
__IO uint16_t ADC_VAL_list[9] = {0x00};
// ADC通道注册列表
uint8_t ADC_CH = 0;
// VBGR值变量（每次ADC转换都通道一起获取,时刻刷新）
__IO uint32_t VBGR_Val = 0;
// ADC通道数量
#ifdef ADC_BGR_Rectify
__IO uint8_t ADC_CH_NUM = 1;
#else
__IO uint8_t ADC_CH_NUM = 0;
#endif
/*



函数名称：SN_ADC_IN_init()

功能： 设置ADC通道 （默认是正向扫描）

@参数：channel (ADC通道):
          @ADC_CHANNEL_0    或   ADC_CHANNEL_0_PB1
          @ADC_CHANNEL_1    或   ADC_CHANNEL_1_PA3
          @ADC_CHANNEL_2    或   ADC_CHANNEL_2_PA4
          @ADC_CHANNEL_3    或   ADC_CHANNEL_3_PA6
          @ADC_CHANNEL_4    或   ADC_CHANNEL_4_PA7
          @ADC_CHANNEL_5    或   ADC_CHANNEL_5_PB3
          @ADC_CHANNEL_6    或   ADC_CHANNEL_6_PB6
          @ADC_CHANNEL_7    或   ADC_CHANNEL_7_PB0
          @ADC_CHANNEL_x|ADC_CHANNEL_y|ADC_CHANNEL_z （同时设置多通道）

@返回值: 返回通道号集
*/

uint8_t SN_ADC_IN_init(uint32_t channel)
{

  std_delay_init(); // 必须的

  uint32_t channeN = channel;

  std_gpio_init_t gpio_config = {0};

  // 初始化IO
  if ((channel & 0x0000001E) != 0)
    std_rcc_gpio_clk_enable(RCC_PERIPH_CLK_GPIOA);
  if ((channel & 0x000000E1) != 0)
    std_rcc_gpio_clk_enable(RCC_PERIPH_CLK_GPIOB);
  gpio_config.mode = GPIO_MODE_ANALOG;

  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    if ((channeN & 0x01) == 1)
    {
      if ((i == 0) || (i == 5) || (i == 6) || (i == 7))
      {
        gpio_config.pin = ADC_CH_list[i];
        std_gpio_init(GPIOB, &gpio_config);
      }
      else
      {
        gpio_config.pin = ADC_CH_list[i];
        std_gpio_init(GPIOA, &gpio_config);
      }
      ++ADC_CH_NUM;
    }
    channeN >>= 1;
  }

  // ADC设置
  /* 使能ADC时钟 */
  std_rcc_apb2_clk_enable(RCC_PERIPH_CLK_ADC);

  /* ADC_CK时钟为PCLK的3分频 */
  std_adc_clock_config(ADC_CK_DIV3);

  /* 软件触发ADC */
  std_adc_trig_sw();

#if ADC_IRQ_Handle != 1
  /*循环转换模式 */
  std_adc_conversion_mode_config(ADC_CONTINUOUS_CONVER_MODE);
#else
  std_adc_conversion_mode_config(ADC_SINGLE_CONVER_MODE);

#endif

  /* 采样时间配置，119个周期*/
  std_adc_sampt_time_config(ADC_SAMPTIME_119CYCLES);

  /* 扫描方向配置：正向扫描 */
  std_adc_scan_direction_config(ADC_SCAN_DIR_FORWARD);

#ifdef ADC_BGR_Rectify
  /* ADC通道 + VBGR */
  std_adc_fix_sequence_channel_enable(channel | ADC_CHANNEL_VBGR);
  std_adc_internal_channel_vbgr_enable(); // 使能VBGR
  std_delayus(ADC_VBGR_CHANNEL_DELAY);    // 等待VBGR稳定

#else
  /* ADC通道 */
  std_adc_fix_sequence_channel_enable(channel);
#endif

  /* 配置wait模式，避免数据未及时读取，转换溢出 */
  std_adc_wait_mode_enable();

  /* ADC选择正常工作模式 */
  std_adc_mode_config(ADC_MODE_NORMAL);

  /* 使能ADC */
  std_adc_enable();

  /* 等待ADC使能状态稳定 */
  std_delayus(ADC_EN_DELAY); /*这个时间不能排除，因为这个和MCU的ADC类型有关，
                               逼近型ADC必须要有个上电稳定时间。
                               由于使用了std_delayus();就必须要这ADC初始化前，
                               调用std_delay_init();
                             */
  /* 使能校准 */
  std_adc_calibration_enable();

  /* 等待校准完成 */
  while (std_adc_get_flag(ADC_FLAG_EOCAL) == 0U)
    ;

  /* 清除ADC转换状态，确保之前状态不影响转换 */
  std_adc_clear_flag(ADC_FLAG_ALL);

  ADC_CH |= channel;

#if ADC_IRQ_Handle != 0

  /* 通道转换完成中断使能 */
  std_adc_interrupt_enable(ADC_INTERRUPT_EOC); // 开启adc单通道转换完成标志
  std_adc_interrupt_enable(ADC_INTERRUPT_EOS); // 开启adc序列转换完成标志

  /* ADC的NVIC中断初始化 */
  NVIC_SetPriority(ADC_COMP_IRQn, ADC_NVIC_PRIO_x);
  NVIC_EnableIRQ(ADC_COMP_IRQn);

#endif
  //	bsp_adc_software_calibrate();   //官方调整函数，精度不够，不使用
  return channel;
}

/*
函数名称：SN_ADC_Get()
功能： 获取ADC通道值 （默认是正向扫描） 或实际电压值
@参数： ADC通道转换的顺序号
        例如：我同时使用了adc  通道3  通道6  通道7
         那么我读通道3         uint16_t  val0 = SN_ADC_Get(0);
               读通道6         uint16_t  val1 = SN_ADC_Get(1);
               读通道7         uint16_t  val2 = SN_ADC_Get(2);
               读VBGR          SN_ADC_Get(LEN+1);                //数组长度LEN

@返回值: 对应通道的ADC值
*/

uint16_t SN_ADC_Get(uint32_t list_next)
{

  return ADC_VAL_list[list_next];
}

/*
函数名称：SN_ADC_Get_float()  使用前必须保证 #define  ADC_BGR_Rectify
功能： 获取ADC通道值 （默认是正向扫描） 实际电压值
@参数： ADC通道转换的顺序号
        例如：我同时使用了adc  通道3  通道6  通道7
         那么我读通道3         float  val0 = SN_ADC_Get(0);
               读通道6         float  val1 = SN_ADC_Get(1);
               读通道7         float  val2 = SN_ADC_Get(2);


@返回值: 对应通道的ADC值
*/
float SN_ADC_Get_float(uint32_t list_next)
{
  // ADC静态参数修正  E0偏移误差   EG = E0-满量程误差
  return (float)((ADC_VAL_list[list_next] - SN_ADC_E0)) * ((float)(VBGR_Val / (float)(4096 - SN_ADC_E0 - SN_ADC_EN)));
}

/*
函数名称：SN_ADC_start()

功能： 启动ADC转换 （默认是正向扫描）

注意：SN_ADC.H 的宏定状态 ADC_IRQ_Handle

#define ADC_IRQ_Handle 为  0  :不开启，直接占用cpu时间等待

#define ADC_IRQ_Handle 为  1  :开启中断读取ADC值，单周期

#define ADC_IRQ_Handle 为  2  :开启中断读取ADC值，周期性更新ADC数据

@返回值: 无
*/

void SN_ADC_start()
{

  /* 启动转换 */
  std_adc_start_conversion();

#if ADC_IRQ_Handle == 0
  uint8_t i = 0;
  while (std_adc_get_flag(ADC_FLAG_EOS) == 0U)
  {
    /* 等待ADC通道转换完成 */
    while (std_adc_get_flag(ADC_FLAG_EOC) == 0U)
    {
    }
    /* 获取ADC的转换数据 */
    ADC_VAL_list[i++] = std_adc_get_conversion_value();
    /* 清除EOC标志 */
    std_adc_clear_flag(ADC_FLAG_EOC);
  }
  /* 清除EOS标志 */
  std_adc_clear_flag(ADC_FLAG_EOS);
  /* 关闭ADC模块 */
  std_adc_stop_conversion();

  VBGR_Val = std_adc_calc_vref_voltage(ADC_VAL_list[i - 1]); // 更新VBGR数值，并转换成电压值

#endif
}

/*
函数名称：ADC_COMP_IRQHandler
功能：adc的中断处理函数

*/
void ADC_COMP_IRQHandler(void)
{
  static uint8_t adc_i = 0;
  // 单通道处理
  if (std_adc_get_flag(ADC_FLAG_EOC))
  {
    /* 清除EOC中断标志 */
    std_adc_clear_flag(ADC_FLAG_EOC);
    /* 获取外部通道采样值 */
    ADC_VAL_list[adc_i++] = std_adc_get_conversion_value();
  }
  // 序列完成标志
  if (std_adc_get_flag(ADC_ISR_EOS))
  {
    /* 清除EOC中断标志 */
    std_adc_clear_flag(ADC_ISR_EOS);
    VBGR_Val = std_adc_calc_vref_voltage(ADC_VAL_list[adc_i - 1]); // 更新VBGR数值，并转换成电压值
    adc_i = 0;
  }
#if ADC_IRQ_Handle == 1
  if (ADC_CH_NUM == adc_i)
  {
    adc_i = 0;
    std_adc_stop_conversion();
    VBGR_Val = std_adc_calc_vref_voltage(ADC_VAL_list[ADC_CH_NUM - 1]);
  }
#endif
}

/*
函数名称：SN_ADC_MCU_VDD()
功能： 获得mcu的供电状况
参数： 无
返回： float VDD值
//必须在宏定义中开启了BGR才有这个功能
*/

float SN_ADC_MCU_VDD(void)
{

#ifdef ADC_BGR_Rectify

  return (float)VBGR_Val;
#else
  return 0;

#endif
}

/*
函数名称：SN_ADC_Deinit()
返回：无
*/

void SN_ADC_Deinit(void)
{

  // 关闭ADC中断
  std_adc_interrupt_disable(ADC_INTERRUPT_EOC | ADC_INTERRUPT_EOS);
  // 清除adc中断标志
  std_adc_clear_flag(ADC_FLAG_ALL);
  // 关闭通道
  std_adc_fix_sequence_channel_disable(ADC_CHANNEL_ALL);
  // 关闭VBGR通道
  std_adc_internal_channel_vbgr_disable();
  // 关闭等待模式
  std_adc_wait_mode_disable();
  // 禁用ADC
  std_adc_disable();
  // 复位ADC
  std_adc_deinit();
  // 关闭对于的ADC外设时钟
  std_rcc_apb2_clk_disable(RCC_PERIPH_CLK_ADC);
}

/**
 * @brief  提升ADC校准系数的精度
 * @retval 无
 */
void bsp_adc_software_calibrate(void)
{
  int32_t get_calfact = 0;

  /* 使能校准 */
  std_adc_calibration_enable();

  /* 等待校准完成 */
  while (std_adc_get_flag(ADC_FLAG_EOCAL) == 0U)
    ;

  /* 清除ADC转换状态，确保之前状态不影响转换 */
  std_adc_clear_flag(ADC_FLAG_ALL);

  get_calfact = std_adc_get_calibration_factor();

  /* 判断校准系数符号位 */
  if (get_calfact & ADC_CALFACT_SYMBOL)
  {
    /* 校准系数是负值，转换成32位有符号负数，方便计算 */
    get_calfact = get_calfact | 0xFFFFFFE0;
  }

  /* 校准系数减去ADC补偿值获取新的校准系数 */
  get_calfact = get_calfact - ADC_COMPENSATION_VALUE;

  /* 判断校准系数是否超限 */
  if (get_calfact > CALFACT_MAX)
  {
    get_calfact = CALFACT_MAX;
  }
  else if (get_calfact < CALFACT_MIN)
  {
    get_calfact = CALFACT_MIN;
  }
  std_adc_calibration_factor_config(get_calfact);
}