二十、 ADC光敏电阻实验

模块来源

采购链接：

资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1VMFN1fVo5jxB80IYTsY67A
资料提取码：y8jw

规格参数

工作电压：3.3-5V
工作电流：1MA
模块尺寸：31.1475 x 14.097mm
输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出
读取方式：ADC
管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

1. 配置流程

接线图：

1.1 关闭相关寄存器写保护

HC32F4A0有很多寄存器是不能直接修改写入的，我们先解除相关寄存器写保护。

// 关闭相关的寄存器写保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_GPIO | LL_PERIPH_FCG | LL_PERIPH_PWC_CLK_RMU);

1.2 配置时钟

本案例使用ADC1进行操作，需要开启ADC1的时钟。不过需要注意的是HC32F4A0的用户手册写出，ADC的最大时钟频率为60MHz 。V因此我们使用ADC时，需要将挂载ADC的时钟总线频率分频到60MHz以下。

我们在board.c文件中已经将数字接口时钟PCLK4和模拟电路时钟PCLK2设定好了。

4分频满足了我们的要求。

// 使能 ADC 时钟
FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG3_PERIPH_ADC1, ENABLE);

1.3 配置引脚

HC32F4A0一共有16个外部ADC通道，我们将光敏电阻模块的AO引脚连接在PA5引脚上，查找数据手册45页的引脚定义可知，PA5的附加功能有ADC12的通道5。

因为我们之前配置时钟的章节开启的是ADC1的时钟，所以这里选择PA5的附加功能，ADC1的通道5进行操作。要操作 GPIO 引脚，必不可少的就是对 GPIO 进行配置。 GPIO配置：

stc_gpio_init_t stcGpioInit;

// ADC引脚初始化
(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
stcGpioInit.u16PinAttr = PIN_ATTR_ANALOG; // 设置引脚属性为模拟输入
stcGpioInit.u16PinState = PIN_STAT_RST; // 引脚状态为复位状态
stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_IN; // 引脚方向为输入
stcGpioInit.u16PinDrv = PIN_LOW_DRV; // 引脚驱动能力为低驱动力

stcGpioInit.u16Latch = PIN_LATCH_OFF; // 关闭锁存器
stcGpioInit.u16PullUp = PIN_PU_OFF; // 关闭上拉电阻
stcGpioInit.u16Invert = PIN_INVT_OFF; // 不反相输入信号
stcGpioInit.u16ExtInt = PIN_EXTINT_OFF; // 关闭外部中断功能
stcGpioInit.u16PinOutputType = PIN_OUT_TYPE_CMOS; // 输出类型为CMOS
stcGpioInit.u16PinInputType = PIN_IN_TYPE_SMT;

(void)GPIO_Init(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_05, &stcGpioInit);

这段代码初始化了一个名为 stcGpioInit 的 GPIO 结构体，并将其用于配置 GPIO 引脚：

u16PinAttr: 将引脚属性设置为模拟输入，这意味着该引脚将被用作模拟信号的输入。
u16PinState: 将引脚状态设置为复位状态。在这里，PIN_STAT_RST 表示将引脚状态设置为默认状态，可能是低电平、高电平或浮空状态，具体取决于硬件设计。
u16PinDir: 设置引脚方向为输入。这意味着该引脚将接收外部信号作为输入，而不是输出信号。
u16PinDrv: 设置引脚的驱动能力为低驱动力。这表示引脚的输出能力较低。
u16Latch: 关闭锁存器。锁存器用于锁定引脚的当前状态，这里将其关闭，使得引脚状态不被锁定。
u16PullUp: 关闭上拉电阻。上拉电阻用于将输入引脚拉到高电平，这里将其关闭，表示不使用上拉电阻。
u16Invert: 不反相输入信号。这表示输入信号不会被反相处理。
u16ExtInt: 关闭外部中断功能。这意味着该引脚不会触发外部中断。
u16PinOutputType: 设置输出类型为 CMOS。CMOS 输出具有较低的功耗和较高的速度。最后，调用 GPIO_Init 函数，将以上配置应用到 GPIO Port A 的第 5 个引脚上。以上代码需要注意的是使用ADC功能时，引脚必须设置为模拟输入模式，如设置为上拉或下拉模式，则采集的电压是不准确的。

1.4 配置ADC

这里ADC我们配置为单次扫描模式，这样就可以根据自己的需要，配置采集通道进行依次扫描采集对应引脚的模拟信号。

stc_adc_init_t stcAdcInit;

// 使用基本参数初始化ADC结构体
(void)ADC_StructInit(&stcAdcInit);
stcAdcInit.u16ScanMode = ADC_MD_SEQA_SINGLESHOT; // 设置ADC为单次扫描模式
stcAdcInit.u16Resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT; // 设置ADC分辨率为12位
stcAdcInit.u16DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 设置ADC数据右对齐

// 初始化ADC
(void)ADC_Init(CM_ADC1, &stcAdcInit);

这段代码初始化了一个名为 stcAdcInit 的 ADC 结构体，并用基本参数初始化了该结构体，接着设置了一些 ADC 的工作模式：

u16ScanMode: 设置 ADC 为单次扫描模式 (ADC_MD_SEQA_SINGLESHOT)。在单次扫描模式下，ADC 只会执行一次转换，然后停止转换。
u16Resolution: 设置 ADC 分辨率为 12 位 (ADC_RESOLUTION_12BIT)。这意味着 ADC 将会以 12 位的精度进行转换，即输出的数字范围为 0 到 4095。
u16DataAlign: 设置 ADC 数据右对齐。在右对齐模式下，ADC 输出的数据将从右边开始，最高有效位对齐到数据寄存器的最高位。最后，调用 ADC_Init 函数，将以上配置应用到 ADC1 上。

1.5 通道重映射

将 ADC1 的通道 5 与 PA5 引脚重新映射

函数原型： void ADC_ChRemap(CM_ADC_TypeDef *ADCx, uint8_t u8Ch, uint8_t u8AdcPin)

ADCx：ADC 实例的寄存器基址，可以是 CM_ADC 或 CM_ADCx，表示 ADC 实例的不同寄存器基址。
u8Ch：ADC 通道号，可以是 ADC_Channel 中定义的值。
u8AdcPin：ADC 输入引脚的重新映射值，可以是 ADC_Remap_Pin 中定义的值。重映射我们可以举一个小小的例子，让大家明白什么是重映射：想象一下你家的电视遥控器。假设你经常使用遥控器上的“音量+”按钮来调整电视的音量。但是有一天，你发现这个按钮有些损坏了，无法正常工作。这时，你决定将另一个不常用的按钮，比如“静音”按钮，重新映射到“音量+”功能上，这样就可以使用它来调节音量了。这就是通道重映射的概念，你重新调整了按钮的功能，以适应新的需求。代码：

    // 通道重映射
    ADC_ChRemap(CM_ADC1, ADC_CH5, ADC12_PIN_PA5);

1.6 使能ADC

ADC配置好之后并不能开始工作，还需要去使能，就是相当于有一个开关可以打开关闭。需要注意的是要先使能了ADC之后，才能开始进行自校准。

// ADC使能
ADC_ChCmd(CM_ADC1, ADC_SEQ_A, ADC_CH5, ENABLE);

2. 采集转换

采集数据函数：

/********************************\*\*********************************

-   函 数 名 称：Adc_Get_Value
-   函 数 说 明：采集一次adc数据
-   函 数 形 参：无
-   函 数 返 回：ADC采集的数值
-   作 者：LCKFB-LP
-   备 注：
    ********************************\*\*********************************/
    uint16_t Adc_Get_Value(void)
    {
    static uint16_t adcValue;
    \_\_IO uint32_t TimeOut = 0UL;

        /* 只能启动序列 A 的转换。
           序列 B 需要硬件触发才能启动转换。*/
        ADC_Start(CM_ADC1);

        // 等待ADC转换完成
        while(SET != ADC_GetStatus(CM_ADC1, ADC_FLAG_EOCA))
        {
            // 如果超时
            if(TimeOut > 500)
            {
                // 清除标志位
                ADC_ClearStatus(CM_ADC1, ADC_FLAG_EOCA);

                // 停止ADC转换
                ADC_Stop(CM_ADC1);

                // 打印错误信息
                printf("ERROR = ADC 等待序列 A 转换【超时】!!\r\n");

                // 返回0
                return 0;
            }

            // 每次循环是延时1ms
            TimeOut++;
            delay_ms(1);
        }

        // 如果转换完成，清除标志位。
        ADC_ClearStatus(CM_ADC1, ADC_FLAG_EOCA);

        // 采集一次数据
        adcValue = ADC_GetValue(CM_ADC1, ADC_CH5);

        // 返回数据
        return adcValue;

    }

这个函数的主要目的是从 ADC（模数转换器）中采集一次数据。让我们逐步解释这个函数的主要步骤：

首先，函数定义了一个静态变量 adcValue，用于存储 ADC 采集到的数值。这个变量被定义为静态是为了保留上一次采集的数值，以便在函数下次调用时使用。
接着，定义了一个名为 TimeOut 的变量，用于记录等待 ADC 转换完成的时间。这个变量初始化为0，会在等待转换完成的循环中递增。
调用 ADC_Start(CM_ADC1) 启动 ADC 转换。这里使用的是序列 A，因为序列 B 需要硬件触发才能启动转换。
进入一个循环，检查 ADC 转换是否完成。循环会持续等待，直到转换完成或者超时。如果超过了设定的时间（这里是500ms），就会认为转换超时。
如果转换超时，函数会执行相应的错误处理操作。首先会清除 ADC 转换完成标志位，然后停止 ADC 转换。最后，会打印错误信息并返回0。
如果转换成功完成，会清除 ADC 转换完成标志位，并调用 ADC_GetValue 函数获取 ADC 通道 5 的采样值。
最后，返回获取到的 ADC 采集数值。

总的来说，这个函数主要用于等待 ADC 转换完成，并返回采集到的数据。在等待转换完成的过程中，加入了超时处理，以避免程序长时间阻塞。数据转换函数：

   /********************************\*\*********************************

-   函 数 名 称：Get_Adc_Average
-   函 数 说 明：采集 \_\_Count 次adc数据，然后求平均值。
-   函 数 形 参：\_\_Count：采集次数
-   函 数 返 回：ADC采集的平均数值
-   作 者：LCKFB-LP
-   备 注：
    ********************************\*\*********************************/
    uint16_t Get_Adc_Average(uint8_t **Count)
    {
    uint32_t adcValue = 0;
    for(int i = 0; i < **Count; i++)
    {
    // 获取一次 ADC 数据
    uint16_t tmp = Adc_Get_Value();
    // 如果获取到的数据为0，说明采集失败，跳过本次循环
    if(tmp == 0)
    {
    \_\_Count--;
    continue;
    }
            // 将采集到的数据累加到 adcValue 变量中
            adcValue += tmp;
        }

        // 计算平均值
        return ( adcValue / __Count );
    }

创建一个名为 adcValue 的无符号32位整型变量，用于累加采集到的 ADC 数据的总和。
使用 for 循环，循环次数由参数 __Count 指定，表示需要采集的次数。
在循环中，调用 Adc_Get_Value 函数获取一次 ADC 数据，并将其保存在名为 tmp 的临时变量中。
检查临时变量 tmp 的值是否为0，如果为0，则说明 ADC 采集失败，此时减少循环次数 \_\_Count，并跳过本次循环。
如果临时变量 tmp 的值不为0，则将其累加到 adcValue 变量中。
循环结束后，计算平均值，即将 adcValue 变量的值除以采集次数 \_\_Count，并返回计算结果。

3. 实验现象

在main.c中调用 uint16_t Get_Adc_Average(uint8_t __Count) ;函数，采集PA5引脚的电压，并通过串口输出。

int32_t main(void)
{
board_init(); // 初始化板载设备
uart1_init(115200U); // 初始化串口1，波特率为115200

    Adc_Init();  // 初始化ADC

    while(1)
    {
        printf("value = %d\r\n", Get_Adc_Average(20));  // 打印ADC采集的数值

        delay_ms(1000);  // 延时1秒
    }

}

在灯光充足的情况下，ADC转换的值大约为4000左右，转换为实际电压接近3.3V。
当用手挡住光敏电阻后，采集到的值大约在60左右，转换为实际电压接近0V。

如果没有光敏电阻，则可以连接到3.3V或者GND进行测试。当接入3.3V时采集到的值接近4095；当接入GND时，采集到的值接近0。

代码例程下载

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📌 关于这一章节的代码，在 【HC32F4A0PITB版本】百度网盘链接入门手册资料下载->第03章软件资料->代码例程->010ADC采集。

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二十、 ADC光敏电阻实验

模块来源

规格参数

1. 配置流程

1.1 关闭相关寄存器写保护

1.2 配置时钟

1.3 配置引脚

1.4 配置ADC

1.5 通道重映射

1.6 使能ADC

2. 采集转换

3. 实验现象

二十、 ADC光敏电阻实验 ​

模块来源 ​

规格参数 ​

1. 配置流程 ​

1.1 关闭相关寄存器写保护 ​

1.2 配置时钟 ​

1.3 配置引脚 ​

1.4 配置ADC ​

1.5 通道重映射 ​

1.6 使能ADC ​

2. 采集转换 ​

3. 实验现象 ​

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1. 配置流程

1.1 关闭相关寄存器写保护

1.2 配置时钟

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1.5 通道重映射

1.6 使能ADC

2. 采集转换

3. 实验现象