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基于RT-Thread的NuMaker-IoT-M487外设评测之ADC

发布于 2022-05-14 15:36:52 浏览：753 订阅该版

# 基于RT-Thread的NuMaker-IoT-M487  开发板的使用分析和外设ADC评测

[TOC]

> 本篇文章主要是介绍NuMaker-IoT-M487开发板的ADC外设功能的使用，以及在RT-Thread实时操作系统上编程，最后通过一个DIY遥控小项目来向大家演示一下如何把数据通过ADC通道读取出来。

## 资料获取

如果您想获得更加详细的资料和教程可参考一下链接：

● NuMaker-IoT-M487驱动支持：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/tree/master/bsp/nuvoton/libraries/m480
● 下载板子原理图等资料：https://www.nuvoton.com/resource-download.jsp?tp_GUID=HL0320180905131830
● NuMaker-IoT-M487用户手册：https://www.nuvoton.com/resource-download.jsp?tp_GUID=UG0120180907124835
●基于 RT-Thread的NuMaker-IoT-M487 快速上手文档：https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/tutorial/quick-start/numaker-iot-m487/quick-start
● 下载技术参考手册： https://www.nuvoton.com/resource-download.jsp?tp_GUID=DA05-M480

●官方技术直播回放：https://www.bilibili.com/video/BV1LF411W7Qw/（必看）

## NuMaker-IoT-M487 之ADC外设介绍

### 1.特性介绍

我们在接触一块新的板子时，需要先了解这款开发板的各种性能和接口，最好的方法是从他的数据手册入手，本篇文章是专门接收其ADC模块的，所以我们只讲这款开发板的ADC外设方面的知识。从下面的框图我们知道，M487共有16个12位精确度的ADC接口，具有16个外部输入通道和3个内部通道。

![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220514/77cd5c0cd40d32b7070617ccff7cc455.png.webp)

经过查看数据手册6.40.2章可知，增强型的ADC具有以下特性：

- 最大模拟输入电压在0-3.6之间
- 参考电压来自 VREF 引脚
- 16个单通道外部模拟通道或者8对差分信号输入通道
- 3个内部通道，分别是 band-gap voltage (VBG), temperature sensor (VTEMP),  and Battery power (VBAT)
- 四个EADC中断（ADINT0-3），它们的中断矢量地址是独立的
- 时钟频率最大支持72MHZ
- 可支持12位，10位，8位，6位的精度配置
- 支持深省电模式，省电模式，待机模式
- 多达19个样本模块：
  - 样品模块16~18固定为EADC0channel 16、17、18输入源，带隙电压、温度传感器和电池电源(VBAT)
  - 每个样本模块可配置的EADC转换器通道  (EADC0/1_CH0~15)和触发源  
  - 采样控制逻辑模块0~3用于双缓冲
  - 每个采样模块可配置采样的时间
  - 转换的结果保存在19个数据寄存器中

- 每个EADC的所有转换都可以通过一下方式启动：
  - 将1写入SWTRGn (EADC0/1_SWTRG[n]， n = 0~18)  
  - 外部引脚EADC0/1_ST 
  - Timer0~3溢出脉冲触发
  - ADINT0和ADINT1中断EOC(转换结束)脉冲触发器  
  - EPWM / BPWM触发器

- 支持PDMA传输
- 支持转换结果监视器比较模式

### 2.ADC外设基本配置

#### 			2.1引脚配置

M480系列的开发板分为两种ADC0和ADC1，只是配置的寄存器不一样，其他大体一至，我们可以进行它的时钟源的配置，复位配置等，所有的ADC通道对应的引脚表如下表所示，每个引脚又可以配置成多种功能，ADC只是其中的一种功能而已：

![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220514/43f1adba4bd9c0cf929991a91d827f5b.png.webp)

#### 2.2时钟源的配置

ADC的时钟频率最大为72MHZ，采样率最高达到每秒5.14MSPS（1MSPS == 1MHZ）,ADC的外设时钟源是HCLK时钟提供的，ADC的时钟频率计算公式为： (PCLK1) / (EADCDIV0/1 (CKL_CLKDIV0[23:16])+1)

#### 2.3软件触发模式

如果我们从寄存器的角度来看，想要通过某一个adc通道来进行转换时，主要是以下几个步骤;

1. 当SWTRGn (EADC0/1_SWTRG[n]， n=0~18)设置为1时，启动EADC0/1转换

由用户或其他触发器输入。

2. 当EADC0/1转换完成后，12位的结果存储在EADC0/1数据寄存器中 EADC0/1_DATn (n=0~18)对应采样模块。

3. 转换完成后，将ADIFn (EADC0/1_STATUS2[3:0]， n=0~3)设为1和  如果EADCIENn (EADC_CTL[5:2]， n=0~3)请求EADC0/1中断  Bit设置为1。

4. 在EADC0/1转换过程中，SWTRGn (n=0~18)位保持为1。 当EADC0/1  转换结束后，SWTRGn (n=0~18)位自动清除为0,EADC0/1  Converter将执行另一个挂起的转换。

#### 2.4优先级问题

当同时设置都过通道触发时，通过一个优先级转换器来确定转换的顺序，编号低的优先级高于编号高的通通道，当一个通过正在转换时，其他的通道将在等待，并且寄存器(EADC0/1_PENDSTS[n], n=0~18）被设为1，转换完成后自动设为0.

#### 2.4转换周期和采样率

可以通过配置寄存器(EADC0/1_CTL[7:6])来选择四种不同的分辨率，各种分辨率不同的转换周期如下图所示：

![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220514/5532743f3afcc268ef9d8569bba3fdb5.png)

ADC通道还分低速通道和高速通道，其中EADC0/1_CH10~15为高速通道 EADC0/1_CH0~9 是低速通道，这两者最快的采样率分别为 5.14 MSPS和 2.14 MSPS.采样频率的公式为 ： (EADC0/1 clock frequency) / (conversion cycles)。

如果用户需要用最快的采样频率来扫描通道，需要做以下几个步骤：

1.   使用模块0~15进行逐次转换。 设置CHSEL  (EADC0/1_SCTL0~15[3:0])作为快速通道之一(EADC0/1_CH10~ EADC0/1_CH15)。 集  EXTSMPT (EADC0/1_SCTL0~15[31:24])和TRGDLYCNT (EADC0/1_SCTL0~15[15:8])作为  0x00以最小化采样时间。  
2.   设置SWTRG (EADC0/1_SWTRG[18:0])为0xffff，触发模块0~15。  
3.   Wait CURSPL (EADC0/1_STATUS3[4:0]) changes to 0xf，表示模块0~14 have  已执行，模块15在进程中。 将SWTRG (EADC0/1_SWTRG[18:0])设置为  0x7fff下一轮再次触发模块0~14。  
4.   Wait CURSPL (EADC0/1_STATUS3[4:0]) changes to 0x1, set SWTRG  (EADC0/1_SWTRG[18:0])作为0x8000触发模块15。  
5.   重复步骤3~4继续转换。

### 3.RT-Thread ADC外设的使用

#### 3.1打开外设驱动

RT-Thread的优点之一是外设可剪裁，比如你想使用SPI设备，你需要先打开SPI的外设驱动才能进行编程，同样的，我们想使用EADC，可通过厂家提供的可视化界面进行配置。配置完成后需保存才会生效，我使用的是RT-Thread STUDIO版本，具体操作方法如下：
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220514/b127aefae1aaa2fc3638d470b5f74e26.png.webp)

我这里使能EADC0和EADC1，大家可以根据自己的需求来进行选择。

**原理分析**：我们打开drv_eadc.c，查看源代码可知：如果要使用EADC外设，必须先在其他文件定义BSP_USING_EADC ，BSP_USING_EADC0，BSP_USING_EADC1，这三个宏，而我们刚刚的使能过程其实就是通过可视化软件来定义这三个宏，这三个宏保存在rtconfig.h中，有兴趣的读者也可以去看看这个文件。
![image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220514/f468031d8cbdd38b723706f7db5f94eb.png)

#### 3.2 adc设备的访问

我们通过RT-Thread访问adc外设只需要下面的四步操作

**1.查找ADC设备**

rt_device_t rt_device_find(const char* name);

**2.使能ADC设备**

rt_err_t rt_adc_enable(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel);

**3.读取ADC设备的数据**

rt_uint32_t rt_adc_read(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel);

**4.关闭ADC设备**

rt_err_t rt_adc_disable(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel);

### 4.使用IOT-M487开发板获取摇杆数据

本次我们使用的是PB_1的EADC_CH1和PB_0的EADC_CH0，摇杆的原理其实就是一个可变电阻，摇杆的滑动会改变电阻的值从而改变adc的值。