AiPi-Eyes-S1是安信可開源團隊專門為Ai-M61-32S設計的一款開發(fā)板，支持WiFi6、BLE5.3。所搭載的Ai-M61-32S 模組具有豐富的外設接口，具體包括 DVP、MJPEG、Dispaly、AudioCodec、USB2.0、SDU、以太網(wǎng) (EMAC)、SD/MMC(SDH)、SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPDAC、GPADC、ACOMP 和 GPIO 等。

AiPi-Eyes-S1集成了SPI屏幕接口，DVP攝像頭接口，外置ES8388音頻編解碼芯片以及預留TF卡座，并且引出USB接口，可接入USB攝像頭。

從零開始學習小安派：

1、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【入門篇】——初識小安派-Eyes-S1

2、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【入門篇】——安裝VMware與Ubuntu

3、入門篇：零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1——新建工程并燒錄調試

4、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1入門篇——Win下SSH連接Linux

5、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【入門篇】——Samba共享文件夾

6、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【入門篇】——工程文件架構

7、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【外設篇】——GPIO 輸入輸出

8、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【外設篇】——GPIO中斷編程

9、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【外設篇】——PWM

10、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【外設篇】——UART

11、零基礎開發(fā)小安派-Eyes-S1【外設篇】——I2C

ADC 指的是模數(shù)轉換器（Analog-to-Digital Converter），它是一種用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號的電子設備或電路。

模擬信號是連續(xù)變化的信號，可以取無限個可能的值，而數(shù)字信號則是離散的，只能表示有限個數(shù)值。ADC 的作用就是將模擬信號轉換為離散的數(shù)字信號，以便數(shù)字電子系統(tǒng)進行處理、存儲和傳輸。

ADC 的基本工作原理是通過一系列的采樣和量化過程來實現(xiàn)模擬到數(shù)字的轉換：

1.采樣（Sampling）：ADC 根據(jù)一定的時間間隔，從模擬信號中獲取一系列離散的采樣點。采樣率決定了采樣點的密度，較高的采樣率可以更精確地表示原始模擬信號。

2.量化（Quantization）：采樣得到的模擬信號樣本通常是連續(xù)的，量化則將每個采樣點映射為一個特定的數(shù)字值。量化過程將連續(xù)的模擬信號離散化，并分配給每個樣本一個數(shù)字值。

3.編碼（Encoding）：編碼將量化后的數(shù)字值表示為二進制形式，以便于數(shù)字系統(tǒng)處理。常見的編碼方式包括無符號二進制、補碼和格雷碼等。

總的來說，生活中會有許多“模擬量”，如一段從低音到高音的音頻，在數(shù)字信號中，不能簡單的把低音表示 0，高音表示 1，這樣歌曲中間的音頻變化是空的，沒有小數(shù)點這些概念來顯示他們從 0 到 0.5 到 1 的過程。所以需要有個模數(shù)轉換的過程，稱為 ADC。比如用 12 位精度的 ADC 來表示這段音頻，低音就 0，高音就是 2^12 次也就是 4096，那么在這段音頻中我們就可以通過 0-4096 的過程來判斷音頻的高和低，具體到高到有多高，低到有多低，而 ADC 的精度越高，如 16 位，就可達到 0-65535 的范圍。

一、了解小安派-Eyes-S1 的 ADC

芯片內(nèi)置一個 12bits 的逐次逼近式模擬數(shù)字轉換器 (ADC)，支持 12 路外部模擬輸入和若干內(nèi)部模擬信號選擇。ADC 可以工作在 4 種模式下，轉換結果為 12/14/16bits 左對齊模式。

ADC 擁有深度為 32 字節(jié)的 FIFO，支持多種中斷，支持 DMA 操作。ADC 除了用于普通模擬信號測量外，還可以用于測量供電電壓，此外 ADC 還可以通過測量內(nèi)/外部二極管電壓用于溫度檢測。

具有 12 路外部模擬通道，對應的 GPIO 如下:

此外，還具有 2 路 DAC 內(nèi)部通道，1 路 VBAT/2 通道，1 路 TSEN 通道

adc clock div

對 adc 時鐘再一次進行分頻。分頻后的時鐘必須小于等于 500K。

ADC CLK = CLK_SOURCE/CLK_DIV/adc_clk_div

#define ADC_CLK_DIV_4 1
#define ADC_CLK_DIV_8 2
#define ADC_CLK_DIV_12 3
#define ADC_CLK_DIV_16 4
#define ADC_CLK_DIV_20 5
#define ADC_CLK_DIV_24 6
#define ADC_CLK_DIV_32 7

adc resolution

adc 位數(shù)，可以選擇 12B、14B、16B。其中 14B 和 16B 自帶過采樣處理

#define ADC_RESOLUTION_12B 0
#define ADC_RESOLUTION_14B 2
#define ADC_RESOLUTION_16B 4

adc vref

adc 內(nèi)置參考電壓選擇，可以選擇 2.0 V 或者 3.2V

#define ADC_VREF_3P2V 0
#define ADC_VREF_2P0V 1

二、結構體與 API

struct bflb_adc_config_s

說明：adc 初始化配置結構體。

struct bflb_adc_config_s {
uint8_t clk_div;
uint8_t scan_conv_mode;
uint8_t continuous_conv_mode;
uint8_t differential_mode;
uint8_t resolution;
uint8_t vref;
};

掃描模式：可按照用戶指定通道個數(shù)和順序逐個轉換，結果推入 ADC 的 FIFO

連續(xù)轉換模式：允許 ADC 連續(xù)不斷地執(zhí)行模數(shù)轉換，只需要調用一次 ADC 啟動

差分模式：ADC 支持單端輸入模式和差分模式，選擇單端時負極輸入通道選擇 GND

struct bflb_adc_channel_s

說明:配置 adc 通道時使用。

struct bflb_adc_channel_s {
uint8_t pos_chan;
uint8_t neg_chan;
};

struct bflb_adc_result_s

說明：adc 標準轉換結果

struct bflb_adc_result_s {
int8_t pos_chan;
int8_t neg_chan;
int32_t value;
int32_t millivolt;
};

bflb_adc_init

說明: 初始化 adc。adc 使用之前需要開啟 adc ip 時鐘、設置 adc 時鐘源和分頻值、選擇使用的 gpio 為 analog 模式。

void bflb_adc_init(struct bflb_device_s *dev, const struct bflb_adc_config_s *config);

bflb_adc_deinit

說明: 反初始化 adc。

void bflb_adc_deinit(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_link_rxdma

說明: adc dma 功能開關。

void bflb_adc_link_rxdma(struct bflb_device_s *dev, bool enable);

bflb_adc_channel_config

說明: 配置 adc 通道。

int bflb_adc_channel_config(struct bflb_device_s *dev, struct bflb_adc_channel_s *chan, uint8_t channels);

bflb_adc_start_conversion

說明: 啟動 adc 轉換。連續(xù)轉換模式下只需要調用一次。

void bflb_adc_start_conversion(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_stop_conversion

說明: 停止 adc 轉換。

void bflb_adc_stop_conversion(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_get_count

說明: 獲取 adc 轉換個數(shù)。

uint8_t bflb_adc_get_count(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_read_raw

說明: 讀取一次 adc 轉換值。

uint32_t bflb_adc_read_raw(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_rxint_mask

說明: adc 轉換完成中斷開關。

void bflb_adc_rxint_mask(struct bflb_device_s *dev, bool mask);

bflb_adc_errint_mask

說明: adc 錯誤中斷開關。

void bflb_adc_errint_mask(struct bflb_device_s *dev, bool mask);

bflb_adc_get_intstatus

說明: adc 中斷標志。

uint32_t bflb_adc_get_intstatus(struct bflb_device_s *dev);

返回值如下:

ADC_INTSTS_NEG_SATURATIONADC_INTSTS_NEG_SATURATION
ADC_INTSTS_FIFO_UNDERRUN
ADC_INTSTS_FIFO_OVERRUN
ADC_INTSTS_ADC_READY

bflb_adc_int_clear

說明: 清除 adc 中斷標志。

void bflb_adc_int_clear(struct bflb_device_s *dev, uint32_t int_clear);

int_clear 可以填入以下參數(shù):

ADC_INTCLR_NEG_SATURATIONADC_INTCLR_POS_SATURATION
ADC_INTCLR_FIFO_UNDERRUN
ADC_INTCLR_FIFO_OVERRUN
ADC_INTCLR_ADC_READY

bflb_adc_parse_result

說明: 對 adc 轉換結果進行解析。

void bflb_adc_parse_result(struct bflb_device_s *dev, uint32_t *buffer, struct bflb_adc_result_s *result, uint16_t count);

bflb_adc_tsen_init

說明: 初始化 adc tsen 模塊。

void bflb_adc_tsen_init(struct bflb_device_s *dev, uint8_t tsen_mod);

bflb_adc_tsen_get_temp

說明: 獲取 adc tsen 模塊采集的溫度。

float bflb_adc_tsen_get_temp(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_vbat_enable

說明: 開啟 vbat 。

void bflb_adc_vbat_enable(struct bflb_device_s *dev);

bflb_adc_vbat_disable

說明: 關閉 vbat。

void bflb_adc_vbat_disable(struct bflb_device_s *dev);

三、示例——連續(xù)讀取 IO 的 ADC 值，ADC 轉換完成中斷

Main

#include "bflb_adc.h"
#include "bflb_mtimer.h"
#include "board.h"
#include "bflb_gpio.h"
//頭文件
struct bflb_device_s *adc;
//外設結構體設置
void My_adc_gpio_init()
{
struct bflb_device_s *gpio;
gpio = bflb_device_get_by_name("gpio");
bflb_gpio_init(gpio, GPIO_PIN_0, GPIO_ANALOG | GPIO_SMT_EN | GPIO_DRV_0);
}
//設置需要AD采集的IO腳，對應的通道和IO要匹配
volatile uint32_t raw_data;
//接收AD值變量
void adc_isr(int irq, void *arg)
{
uint32_t intstatus = bflb_adc_get_intstatus(adc);
if (intstatus & ADC_INTSTS_ADC_READY) {
bflb_adc_int_clear(adc, ADC_INTCLR_ADC_READY);
raw_data= bflb_adc_read_raw(adc);
}
}
//中斷函數(shù)，清除中斷標志位，將讀取的AD變量賦給raw_data
int main(void)
{
board_init();
My_adc_gpio_init();
adc = bflb_device_get_by_name("adc");
/* adc clock = XCLK / 2 / 32 */
struct bflb_adc_config_s cfg;
cfg.clk_div = ADC_CLK_DIV_32;
cfg.scan_conv_mode = false;
cfg.continuous_conv_mode = false;
cfg.differential_mode = false;
cfg.resolution = ADC_RESOLUTION_16B;
cfg.vref = ADC_VREF_3P2V;
//adc結構體配置
struct bflb_adc_channel_s chan;
chan.pos_chan = ADC_CHANNEL_9;
chan.neg_chan = ADC_CHANNEL_GND;
//通道配置，單端模式下neg選擇GND，pos注意對應IO口的通道
bflb_adc_init(adc, &cfg);
bflb_adc_channel_config(adc, &chan, 1);
bflb_adc_rxint_mask(adc, false);
bflb_irq_attach(adc->irq_num, adc_isr, NULL);
bflb_irq_enable(adc->irq_num);
//中斷使能配置
while (1) {
struct bflb_adc_result_s result;
bflb_adc_start_conversion(adc);
bflb_adc_parse_result(adc, (uint32_t *)&raw_data, &result, 1);
printf("rnpos chan %drnADC Value = %drnCurrent Voltage = %d mvrn", result.pos_chan, result.value, result.millivolt);
bflb_adc_stop_conversion(adc);
bflb_mtimer_delay_ms(1000);
//主函數(shù)讀取AD值并轉化為電壓
}
}

四、效果

審核編輯 黃宇