STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例
STM32W108 AD转换器是一个一阶∑-△转换器，具有以下特性：
l 分辨率可达12位
l 采样最小时间5.33us（188KHz）
l 6个外部和4个内部输入源，可进行差分和单端转换
l 两个电压转换范围（差分）：-VREF~+VREF，-VDD_PADS~+VDD_PADS
l 可选择内部和外部参考标准VREF：内部的VREF可用于输出
l 数字偏移和增益校准
l 专用DMA通道，通道支持一次和连续的操作模式
应用实例解析
编写烟雾传感器测试程序，读取烟雾传感器的AD值，并输出到串口显示。
9.3.1开发环境与硬件说明
硬件：STM32W108 无线开发板、烟雾传感器、J-LINK调试器、PC机等。
软件：IAR Embedded Workbench开发软件、SimpleMac协议栈。
9.3.2 软件设计与规划
本实例烟雾传感器中用到adc.c中的函数，有StStatus halStartAdcConversion(ADCUser id, ADCReferenceType reference, ADCChannelType channel, ADCRateTyperate)，该函数是开启AD转换功能；其中ADCUser id在adc.h中定义，有三种，本实例中用到ADC_USER_APP；ADCReferenceType reference为参考类型，adc.h中定义，本实例中用ADC_REF_INT，ADCChannelType channel为模拟输入通道，在adc.h中定义，本实例中用到的是PA4作为模拟输入的通道；ADCRateType rate为AD转换频率，在adc.h中定义，本实例中用到的是ADC_CONVERSION_TIME_US_4096，4096us，12个有效位。
无线节点上电首先进行硬件初始化，然后等按键S2被按下，只要S2被按下，无线节点就周期性的进行AD转换。
9.3.3 传感器数据采集程序设计
在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的内容：
其中adc.h中的内容有：
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static int16u adcData; //DMA中的ADC转换结果 |
在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的函数：
在adc.c中的添加函数有：
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/************************************************************************** 功能描述：完成对AD转换后数据的获取 输入参数：无 输出参数：AD转换后的16位无符号数 *************************************************************************/ int16u getData(void) { int16s data; //存放AD转换后的电压的数值 while ( !(INT_ADCFLAG & INT_ADCULDFULL)); //无效时，空等待 data=halConvertValueToVolts(adcData); //将AD转换的电压数据存至data变量中 return (int16u)data; }
/************************************************************************** 功能描述：内部ADC初始化 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ void halInternalInitAdc(void) { //初始化状态变量 adcPendingRequests = 0; adcPendingConversion = NUM_ADC_USERS; adcCalibrated = FALSE; adcStaticConfig = ADC_1MHZCLK | ADC_ENABLE; //初始化配置:1MHz, 低压范围
// 设置所有ADC读取无效 adcReadingValid = 0;
// 关闭ADC ADC_CFG = 0; //禁用ADC，关闭HV缓冲区 ADC_OFFSET = ADC_OFFSET_RESET; ADC_GAIN = ADC_GAIN_RESET; ADC_DMACFG = ADC_DMARST; ADC_DMABEG = (int32u)&adcData; ADC_DMASIZE = 1; ADC_DMACFG = (ADC_DMAAUTOWRAP | ADC_DMALOAD);
//清空ADC中断，并使能中断 INT_ADCCFG = INT_ADCULDFULL; INT_ADCFLAG = 0xFFFF; INT_CFGSET = INT_ADC;
stCalibrateVref(); //校准参考电压 } |
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MQ2.h编写（烟雾传感器）
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/***************************************************************** 文件名：MQ2.h 版本号：v1.0 创建日期：2012-4-1 硬件描述：烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3，模拟输出接STM32W芯片的PA4 主要函数描述：MQSetStatus(int32u status):设置对应引脚； MQGetStatus()：获得对应端口值 MQGetDCData()：获得烟雾传感器数字输出的值 MQADCInit()：设置PA4为模拟输入状态 MQGetADCStart()：开启AD转换 *****************************************************************/ #ifndef __MQ_H__ #define __MQ_H__
//设置MQ2烟雾传感器的数字输出端口与STM32W的PA3端口相连接 #define MBUS PORTA_PIN(3) #define MBUS_INPUT_GPIO GPIO_PAIN #define MBUS_OUTPUT_GPIO GPIO_PAOUT #define MBUS_GPIO_PIN PA3_BIT #define MBUS_WAKE_SOURCE 0x00000080 #define MBUS_SET (GPIO_PASET_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR -GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8))) #define MBUS_CLR (GPIO_PACLR_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR -GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8)))
extern void MQSetStatus(int32u status); //设置对应引脚; extern u8 MQGetStatus(); //获得对应端口值 extern u8 MQGetDCData(); //获得烟雾传感器数字输出的值 extern void MQADCInit(); //设置PA4为模拟输入状态 extern void MQGetADCStart(); //开启AD转换 #endif |
MQ2.c编写（烟雾传感器）
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/***************************************************************** 文件名：MQ2.c 版本号：v1.0 创建日期：2012-4-1 硬件描述：烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3，模拟输出接STM32W芯片的PA4 主要函数描述：MQSetStatus(int32u status):设置对应引脚； MQGetStatus()：获得对应端口值 MQGetDCData()：获得烟雾传感器数字输出的值 MQADCInit()：设置PA4为模拟输入状态 MQGetADCStart()：开启AD转换 *****************************************************************/ #include PLATFORM_HEADER #include BOARD_HEADER #include "MQ2.h" #include "hal/micro/micro-common.h" #include "hal/micro/cortexm3/micro-common.h" #include "hal/micro/adc.h" #include "stdio.h" #define LOW 0//低电平 #define HIGH 1//高电平
/************************************************************************** 功能描述：完成对特定端口的设置 输入参数：status：端口参数，高电平或低电平 输出参数：无 *************************************************************************/ void MQSetStatus(int32u status) { halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_OUT); if(MBUS/8 < 3) { if(status==HIGH) //设置为高电平 *((volatile int32u *)MBUS_SET) = BIT(MBUS&7); else //设置为低电平 *((volatile int32u *)MBUS_CLR) = BIT(MBUS&7); } }
/************************************************************************** 功能描述：完成获取对应端口的值 输入参数：无 输出参数：对应端口的值 *************************************************************************/ u8 MQGetStatus() { return (MBUS_INPUT_GPIO & (1<<MBUS_GPIO_PIN)) ? 1 : 0; }
/************************************************************************** 功能描述：完成对烟雾传感器数字输出的获取 输入参数：无 输出参数：烟雾传感器数字输出值 *************************************************************************/ u8 MQGetDCData() { halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_IN); if(MQGetStatus()==0) { halCommonDelayMicroseconds(500); //延时抗干扰 if(MQGetStatus()==0) return 0; else return 1; } else return 1; }
/************************************************************************** 功能描述：设置PA4端口为模拟输入输出 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ void MQADCInit() { halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_ANALOG); }
/************************************************************************** 功能描述：完成对给定数字的显示 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ void MQGetADCStart() { halAdcCalibrate(ADC_USER_APP); //设置ADC校准 halStartAdcConversion(ADC_USER_APP,ADC_REF_INT, ADC_SOURCE_ADC4_VREF2,ADC_CONVERSION_TIME_US_4096 ); //开启AD转换，ADC4，转换速率4096 } |
9.3.4 测试程序编写
编写测试程序源文件solar-system.c：
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/***************************************************************** 文件名：solar-system.c 版本号：v1.0 创建日期：2012-4-1 硬件描述：对于无线节点上烟雾传感器数字输出接PA3，模拟输出接PA4 主要函数描述：main( )函数实现对各个传感器的控制。 *****************************************************************/ #include PLATFORM_HEADER #include BOARD_HEADER #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include "error.h" #include "hal/hal.h" #include "include/phy-library.h" #include "hal/micro/cortexm3/iap_bootloader.h" #include "MQ2.h"
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/************************************************************************** 功能描述：完成对某种传感器的检测 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ int main(void) { boolean preesed = FALSE; halInit();//初始化硬件 uartInit(115200, 8, PARITY_NONE, 1); //初始化UART . //配置PA4和PA5作为复用输出引脚，用于数据包的跟踪 halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_OUT_ALT); halGpioConfig(PORTA_PIN(5),GPIOCFG_OUT_ALT);
GPIO_IRQDSEL = PORTB_PIN(2); //连接IRQD到PB2/SC1RXD
//允许IRQD标志位激活任何的IRQD GPIO_INTCFGD = (3<<GPIO_INTMOD_BIT); INT_GPIOFLAG = INT_IRQDFLAG; INT_PENDCLR = INT_IRQD;
INTERRUPTS_ON(); halInitLed(); //初始化LED halInitButton(); //初始化按键 halInternalInitAdc();//内部ADC初始化 MQADCInit(); //烟雾传感器接口初始化 printf("Press S2 to begin ADC Change\n"); while(TRUE) { halCommonDelayMilliseconds(10); if (halGetButtonStatus(BUTTON_S2) == BUTTON_PRESSED||preesed == TRUE) { preesed = TRUE;
/********读取烟雾传感器AD值*******************/ MQGetADCStart(); u16 mqacdata=getData(); u8 flag=0; if(mqacdata&(0x01<<15)!=0) { mqacdata=~(mqacdata-1);//负数，2进制补码 flag=1; }
if(mqacdata<32768) { if(flag==1) { printf("Smoke -%d\n",mqacdata); } else { printf("Current ADC: %d\n",mqacdata); } } halCommonDelayMilliseconds(2000);//2000ms } } } |
9.3.5 测试结果及分析
烟雾传感器的模拟输出经过AD转换后的值通过串口发送到PC机，AD转换的电压范围最大为1.2V，AD转换结果如图：
操作各传感器时，可以调节烟雾传感器模块上面的滑动变阻器，以改变传感器的灵敏度。
本文出自《STM32W108嵌入式无线传感器网络》邱铁，夏锋，周玉编著.清华大学出版社，2014年5月