Nordic52810入門篇-ADC模數轉換

一、前言

Nordic52810使用的是逐次逼近式模擬數字轉換器(SAR），在每一次轉換過程中，通過遍歷所有的量化值並將其轉爲爲模擬值，將輸入信號與其逐一比較，最終得到輸出的數字信號(百度百科)
ps：如有錯誤，請留言指正，謝謝

二、工作原理

功能特點

• 支持8位/10位/12位分辨率，過採樣支持14位分辨率
• 支持8個輸入通道（單端輸入與差分輸入）
• 可以配合PPI主動觸發採樣任務(低功耗模式下，RTC定時喚醒後進行採樣)
• 支持EasyDMA進行數據採樣
• 採樣電壓值範圍(0 ~ VDD)
• 支持連續循環採樣模式
• 可配置內部輸入負載阻抗，可檢測採樣值門限

共享資源

• 外設COMP也使用模擬輸入引腳AIN0-AIN7，爲了防止出現衝突，不建議配置到同一個模擬輸入引腳

原理框圖

ADC默認配置爲單端輸入模式，此時負極輸入內部會接地。但是由於芯片引腳會存在電感電容等寄生參數，會造成地彈噪聲，測量數據會存在偏差，對採樣數據有要求的情況下可以使用差分輸入模式

數字輸出
輸出結果主要由CH[n].CONFIG和RESOLUTION寄存器來設置，公式如下：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-bIyBt6dz-1573728834529)(en-resource://database/2647:1)]

• V§：正極輸入電壓
• V(N)：負極輸入電壓
• GAIN：增益
• REFERENCE：參考電壓

三、工作模式

ADC可配置成三種工作模式：單次模式、連續模式、掃描模式

• 單次模式(One hsot mode)：僅配置了一個有效的採樣通道
• 連續模式(Continuous mode)：連續採樣主要是通過內部定時器進行定時採樣，也可配合PPI觸發採樣
• 掃描模式(scan mode)：當有效通道大於1個時，通過掃描模式進行逐個有效通道的採樣

四、寄存器

• INTEN：中斷控制寄存器，寫1使能中斷，寫0禁用中斷（按位配置中斷）
• INTENSET：中斷使能寄存器，寫1有效
• INTENCLR：中斷禁用寄存器，寫1有效
• STATUS：狀態寄存器，讀取到0爲ADC空閒(當前未在轉換)，讀取到1位ADC忙(轉換過程中)
• ENABLE：ADC外設使能寄存器，寫1使能，寫0禁用；使能前必須確認輸入引腳已經被配置
• CH[0-7].PSELP：選擇通道0-7中正極輸入引腳
• CH[0-7].PSELN：選擇通道0-7中負極輸入引腳
• CH[0-7].CONFIG：配置寄存器，可配置爲輸入模式（差分、單端）、增益、參考電壓與轉換速率
• CH[0].LIMIT：門限監控事件配置，高於門限或低於門限可觸發事件中斷

五、相關接口

SAADC的驅動目錄在modules\nrfx\drivers\src\nrfx_saadc.c中

• nrfx_saadc_init：初始化saadc，主要配置分辨率與過採樣
• nrfx_saadc_channel_init：配置採樣模式（單端、差分），通道與關聯引腳
• nrfx_saadc_buffer_convert：觸發adc轉換，形參爲adc轉換的緩存與需要轉換的緩存大小

六、實例代碼

saadc初始化

實例使用的工程目錄爲examples\peripheral\saadc saadc.eww，使用通道0，引腳爲PIN2，可以修改channel_config結構修改參數

void saadc_init(void)
{
    ret_code_t err_code;
    nrf_saadc_channel_config_t channel_config =
        NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN0);

    err_code = nrf_drv_saadc_init(NULL, saadc_callback);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(0, &channel_config);//通道0
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool[0], SAMPLES_IN_BUFFER);//接收緩存
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool[1], SAMPLES_IN_BUFFER);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

}

主函數

int main(void)
{
    uint32_t err_code = NRF_LOG_INIT(NULL);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT();

    ret_code_t ret_code = nrf_pwr_mgmt_init();
    APP_ERROR_CHECK(ret_code);

    saadc_init();
    saadc_sampling_event_init();
    saadc_sampling_event_enable();
    NRF_LOG_INFO("SAADC HAL simple example started.");

    while (1)
    {
        nrf_pwr_mgmt_run();
        NRF_LOG_FLUSH();
    }
}