RT-Thread|RT-Thread记录（十四、I/O 设备模型之ADC设备） ADC|STM32|RTT|I|RT-Thread

RT-Thread ADC 设备学习使用

前言
一、ADC 采样基础
- 1.1 ADC 通道
- 1.2 ADC 分辨率
- 1.3 ADC 采样计算
二、ADC 设备操作函数
- 2.1 查找 ADC 设备
- 2.2 使能/关闭 ADC 通道
- 2.3 读取采样值
三、ADC 设备示例
- 3.1 ADC 设备使用步骤
- 3.2 测试
结语

前言我曾经考虑过把 RT-Thread 常用的设备都写完，其实通过前面的《全面认识 RT-Thread I/O 设备模型》文章学习，以及 UART 和 PIN设备的学习分析，对于 RT-Thread 其他的一些设备自己看资料基本都可以用起来了，都是同样的思路，自己写写程序测试都可以用起来了。
再加上 RT-Thread 有很多软件包，正真的我们实际的普通应用中需要自己写的也不会太多（除非你使用的设备传感器是小众品牌或者新品，那根据前面文章也刻意自己尝试把驱动写好），所以我再简单的测试几个典型的设备，设备驱动篇也就算更新完了。
本文相对比较轻松，测试一下简单的 ADC 设备。

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本 RT-Thread 专栏记录的开发环境：
RT-Thread记录（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境及配合CubeMX开发快速上手）
RT-Thread记录（二、RT-Thread内核启动流程 — 启动文件和源码分析）
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RT-Thread 设备篇系列博文链接：
RT-Thread记录（十、全面认识 RT-Thread I/O 设备模型）
RT-Thread记录（十一、I/O 设备模型之UART设备 — 源码解析）
RT-Thread记录（十二、I/O 设备模型之UART设备 — 使用测试）
RT-Thread记录（十三、I/O 设备模型之PIN设备）

一、ADC 采样基础 ADC(Analog-to-Digital Converter) 模数转换器，把模拟信号转化为数字信号，比较简单。在我们测试之前简单的说明 ADC 使用的几个基本点：
1.1 ADC 通道对于现在的 MCU 来说，一般都有 ADC 引脚，将需要检测的模拟量连接至对应的 IO 口，做好配置就能使用，对于我们测试使用的 STM32 来说，其 ADC 通道对应关系我在以前 STM32 笔记文章中有过记录，如下表格：

RT-Thread|RT-Thread记录（十四、I/O 设备模型之ADC设备）

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1.2 ADC 分辨率分辨率以二进制（或十进制）数的位数来表示，一般有8位、10位、12位、16位等。
对于我们测试使用的 STM32F1xx 系列的芯片来说，他们的 ADC 最大支持12位，这个在 STM32 芯片手册中可以看到：

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截图是为了说明很多资料其实都是官方文档中会说明，当然官方文档是英文版本的，再次声明一下，学习一个芯片最好的资料就是官方文档。
很多常见的问题你或许可以网上搜索就能找到，但是如果一个新的芯片，网上参考资料少，你得想起来官方文档！
【RT-Thread|RT-Thread记录（十四、I/O 设备模型之ADC设备）】分辨率是什么概念?
比如一个ADC设置为 12 位的分辨率，2 的12 次方 = 4096，简单来说就是这个 ADC 设备把他的量程分为 4096 份：0 ~ 4095 最大值 4095 就等于他量程的最大值。
一般来说我们使用 STM32 VDDA引脚都是直接连接3.3V，所以STM32 ADC的量程为 0~ 3.3V 。如果读到 4095 的ADC 值，就表示读到的电压为 3.3V 。
至于12位分辨率是除 4095 还是 4096 ，这个其实网上各有说法，用 4095 的可能占大多数，实际上结果相差不大。
1.3 ADC 采样计算我们 ADC 读取到的是数字量，数字量表示并不直观，所以一般我们最终还是要转化成模拟量，转化的公式在以前 STM32 使用记录文章中也有过，如下图：

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根据上文说明，只要在电路设计的时候 STM32 的 VDDA 引脚是直接与3.3V 连接的，就可以用如下公式计算：
最终读出的电压值 = VDDA（一般来说是3.3V）* 读到的 ADC 的值（理解为实际读到了多少份）/ 4095 (12位分辨率)
二、ADC 设备操作函数从本文开始我们就不分析设备的驱动实现原理了，前面的 UART 和 PIN 设备已经很透彻了，感兴趣大家都可以自己查看源码分析。
ADC设备操作函数，还是比较简单的，就4个：

函数	描述
rt_device_find()	根据 ADC 设备名称查找设备获取设备句柄
rt_adc_enable()	使能 ADC 设备
rt_adc_read()	读取 ADC 设备数据
rt_adc_disable()	关闭 ADC 设备

2.1 查找 ADC 设备 rt_device_find以前就见过的，I/O 设备模型通用的查找函数：

/* 参数描述 nameADC 设备名称返回—— 设备句柄查找到对应设备将返回相应的设备句柄 RT_NULL没有找到设备 */ rt_device_t rt_device_find(const char* name);

但是这里需要额外说明的是，使用此函数查找 ADC 设备需要强制转换一下，我们定义用来接收的设备句柄不是使用rt_device_t ，而应该使用rt_adc_device_t：

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2.2 使能/关闭 ADC 通道根据自己使用的 GPIO 引脚（对应上文 ADC 通道表格），对 ADC 通道进行使能和关闭。
使能 ADC 通道：

/* 参数描述 devADC 设备句柄 channelADC 通道返回—— RT_EOK成功 -RT_ENOSYS失败，设备操作方法为空其他错误码失败 */ rt_err_t rt_adc_enable(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel)

关闭 ADC 通道：

/* 参数描述 devADC 设备句柄 channelADC 通道返回—— RT_EOK成功 -RT_ENOSYS失败，设备操作方法为空其他错误码失败 */ rt_err_t rt_adc_disable(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel)

2.3 读取采样值

/* 参数描述 devADC 设备句柄 channelADC 通道返回—— 读取的数值 */ rt_uint32_t rt_adc_read(rt_adc_device_t dev, rt_uint32_t channel)

三、ADC 设备示例 ADC的原理以及操作函数都比较简单，我们在 RT-Thread Studio 使用 ADC 设备，反倒是他的使用步骤需要稍微注意一下:
3.1 ADC 设备使用步骤我们以前讲过，在 RT-Thread 工程中，所有的外设的配置都是在 board.h 文件中，我们可以查看其中关于 ADC 使用步骤的注释：

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1、首先，在 RT-Thread Studio 工程中，打开 RT-Thread Settings，使能 ADC 驱动，如下图所示：
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接着上图的操作，通过组件栏目打开 ADC 驱动，退出保存：

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2、宏定义 #define BSP_USING_ADC1（这里需要确定自己准备使用哪一个 ADC）：
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3、找一个 ADC 初始化的代码，通过STM32CubeMX 配置：
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我们按照系列文章第一篇：RT-Thread记录（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境及配合CubeMX开发快速上手）来使用STM32CubeMX 进行配置：

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设置完成后记得看一下 ADC 时钟部分：

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完成后直接生成代码（不要打开，回到 RT-Thread Studio 如果弹出界面点击确认）然后可以发现工程中已经更新了 adc.h ：

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到这一步，我们已经能够找到我们需要的 HAL_ADC_MspInit 文件了，通过 adc.h 头文件找到 adc.c 文件中的这个函数：

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4、把HAL_ADC_MspInit 函数复制到 board.c 文件最后面，如下图：
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5. 修改 stm32xxxx_hal_config.h 文件，使能 ADC 模块：
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这里我们要注意下一下，我们使用过 STM32CubeMX ，所以这个文件的位置发生了变化，这个在以前讲过，具体看图：

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其实我们使用 STM32CubeMX 设置过 ADC 以后，这最后一步我们不需要修改，因为在文件中 CubeMX已经修改好了：

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到这里，ADC 的配置就算全部完成了，我们可以直接在应用程序中，使用 ADC 设备操作函数实现ADC 的读取。
3.2 测试基于上面的步骤，我们直接在应用层调用接口，直接放一张图说明：

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测试结果：

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开发板的供电不是标准的3.3V，而是3.28V，所以最终结果计算出来有点误差= =！
结语本文学习的 ADC 设备操作使用比较简单，反倒是他的使用配置相对来说复杂一点。
写完 ADC 设备，计划再测试一个 SPI 设备，就要做设备驱动小结了，I/O 设备模型部分其实前面几篇博文学会了，也就会了，其他的只不过是需要花时间看一看。