任務(wù)3溫感探測(cè)功能設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司任務(wù)情報(bào)HC32F460系列微控制器集成了高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)功能，如圖52所示內(nèi)部集成了ADC1和ADC2兩個(gè)獨(dú)立的ADC模塊，支持12位、10位和8位的分辨率配置，提供最多16個(gè)外部模擬輸入通道以及1個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓/8位DAC輸出的檢測(cè)通道，一共兩個(gè)序列A和B，一個(gè)序列支持單次掃描或連續(xù)掃描。ADC模塊需要使用兩個(gè)時(shí)鐘：模擬電路時(shí)鐘ADCLK，數(shù)字接口時(shí)鐘PCLK4。兩個(gè)時(shí)鐘都來(lái)自時(shí)鐘控制器中的分頻器。ADCLK等效于PCLK2，與PCLK4是同步關(guān)系，PCLK4與ADCLK的頻率比率關(guān)系為1：1，2：1，4：1，8：1，1：2，1：4。ADCLK可以選擇與系統(tǒng)時(shí)鐘HCLK異步的PLL時(shí)鐘源，此時(shí)PCLK4與ADCLK相同，為同步同頻率關(guān)系。ADCLK的最高頻率為60MHz。ADC模塊有多個(gè)通道，可配置為兩個(gè)序列：序列A，序列B進(jìn)行轉(zhuǎn)換。序列A和B配有獨(dú)立的通道選擇寄存器ADC_CHSELRA，ADC_CHSELRB。寄存器每位代表一個(gè)通道，如bit0位寫(xiě)1表示轉(zhuǎn)換CH0，寫(xiě)0表示不轉(zhuǎn)換CH0。兩個(gè)序列可獨(dú)立選擇任意1個(gè)或多個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如：ADC_CHSELRA設(shè)置為0x0055，ADCHSELRB設(shè)置為0x0002，則序列A的觸發(fā)條件發(fā)生時(shí)，將依次轉(zhuǎn)換CH0，CH2，CH4和CH6這4個(gè)通道。序列B的觸發(fā)條件發(fā)生時(shí)，將轉(zhuǎn)換CH1這一個(gè)通道。序列A可支持單次掃描模式和連續(xù)掃描模式，通過(guò)A/D控制寄存器ADC_CR0.MS[1:0]設(shè)置。序列A單次掃描模式下，如圖所示，當(dāng)寄存器ADC_TRGSR選擇的序列A啟動(dòng)條件發(fā)生，或者ADC_STR.STRT位寫(xiě)1軟件觸發(fā)，ADC啟動(dòng)，對(duì)序列A通道選擇寄存器ADC_CHSELRA中選擇的所有通道依次進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器ADC_DR中。ADC轉(zhuǎn)換過(guò)程中ADC_STR.STRT保持為1，當(dāng)所有通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后自動(dòng)清0，ADC進(jìn)入轉(zhuǎn)換待機(jī)狀態(tài)，等待下次觸發(fā)條件的發(fā)生。當(dāng)所有通道轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，序列A轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位ADC_ISR.EOCAF置1，并產(chǎn)生序列A轉(zhuǎn)換結(jié)束事件ADC_EOCA，可以用此事件啟動(dòng)DMA。若ADC_ICR.EOCAIEN為1，中斷許可的狀態(tài)下，同時(shí)還產(chǎn)生序列A轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷請(qǐng)求。序列A連續(xù)掃描模式下，如圖所示，序列A連續(xù)掃描模式與序列A單次掃描模式動(dòng)作類似，不同點(diǎn)在于，連續(xù)模式在所用通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后不是進(jìn)入轉(zhuǎn)換待機(jī)狀態(tài)，而是重新開(kāi)始轉(zhuǎn)換序列A。STRT位也不會(huì)自動(dòng)清0。當(dāng)需要停止連續(xù)掃描時(shí)，對(duì)STRT位寫(xiě)0，并讀STRT確認(rèn)為0以判斷ADC進(jìn)入轉(zhuǎn)換待機(jī)狀態(tài)。HC32F460系列MCU的ADC1有17個(gè)采樣通道，最多支持16個(gè)外部模擬輸入引腳，通道0~15可與外部模擬輸入引腳自由映射，通道16用于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓/8bitDAC的輸出檢測(cè)。ADC2有9個(gè)采樣通道，最多支持8個(gè)外部模擬輸入引腳，通道0~7可與外部模擬輸入引腳自由映射，通道8用于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓/8bitDAC的輸出檢測(cè)。HC32F460系列MCU的ADC模塊模擬輸入引腳等配置如表所示。ADC通道對(duì)應(yīng)引腳需要查看芯片硬件手冊(cè)，手冊(cè)地址：國(guó)產(chǎn)嵌入式技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐資源\項(xiàng)目資料\DS_HC32F460系列數(shù)據(jù)手冊(cè)_Rev1.5.pdf看到手冊(cè)中的引腳功能表，如圖所示，例如PA0為ADC1_IN0、PA1為ADC1_IN1、PA2為ADC1_IN2、PA3為ADC1_IN3，其他引腳對(duì)應(yīng)的ADC功能請(qǐng)?jiān)谛酒布謨?cè)中查看。本次任務(wù)常用寄存器：1)A/D控制寄存器0ADC_CR02)A/D啟動(dòng)寄存器ADC_STR3)A/D中斷狀態(tài)寄存器ADC_ISR4)A/D數(shù)據(jù)寄存器ADC_DR初始化ADC時(shí)，需要用到A/D控制寄存器0ADC_CR0，如圖所示，一共有五個(gè)功能位：AVCNT[2:0]：ADC平均轉(zhuǎn)換次數(shù)，平均轉(zhuǎn)換次數(shù)越多，轉(zhuǎn)換時(shí)間更久，精度越高。DFMT：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式可設(shè)為左對(duì)齊或右對(duì)齊。CLREN：數(shù)據(jù)寄存器自動(dòng)清除功能根據(jù)自己實(shí)際需要使用，注意CLREN位設(shè)定后，寄存器ADC_DRx將在CPU、DMA等讀取后被自動(dòng)清除。自動(dòng)清除功能主要用于檢測(cè)數(shù)據(jù)寄存器是否更新。ACCSEL[1:0]：設(shè)置ADC采樣分辨率。MS[1:0]：設(shè)置ADC的序列采樣模式。ADC初始化后，并設(shè)置相應(yīng)通道，需要使用A/D啟動(dòng)寄存器ADC_STR啟動(dòng)ADC。ADC的采集數(shù)據(jù)需要一定時(shí)間，要獲取A/D中斷狀態(tài)寄存器ADC_ISR中狀態(tài)，才能知道ADC已經(jīng)采集結(jié)束了。ADC采集結(jié)束后，通過(guò)A/D數(shù)據(jù)寄存器ADC_DR獲取ADC采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)齊方式和轉(zhuǎn)換分辨率，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式有所不同。數(shù)據(jù)右對(duì)齊，3種分辨率如圖所示。數(shù)據(jù)左對(duì)齊，3種分辨率如圖所示。ADC的計(jì)算公式為Vin=ADValue/2^Resolution×VREF，說(shuō)明如下：Vin：經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換出的輸入電壓。ADValue：是ADC轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量。Resolution：是ADC的位數(shù)（例如12或16）。VREF：是ADC的參考電壓。例如，如果HC32F460的ADC以12位分辨率工作，且VREF為3.3V，且ADC讀數(shù)為2000，則對(duì)應(yīng)的輸入電壓為：Vin=2000/2^12×3.3V≈1.625V本次任務(wù)測(cè)溫度芯片采用德州儀器的LM50，能夠檢測(cè)-40°C至125°C的溫度范圍，總共只有3個(gè)引腳，搭載在板卡ZW-M601上，如圖所示。從圖中得出該芯片電源兩個(gè)引腳VS和GND，還有一個(gè)模擬信號(hào)輸出引腳Vo，供單片機(jī)ADC引腳采集，接的是單片機(jī)引腳PA0。根據(jù)手冊(cè)上電壓和溫度轉(zhuǎn)換曲線圖，得到的公式為Vo=(+10mV/℃×T℃)+500mV，如圖所示。ADC編程說(shuō)明ADC定義說(shuō)明小華半導(dǎo)體公司提供的驅(qū)動(dòng)庫(kù)包含了HC32F460芯片的ADC驅(qū)動(dòng)，相關(guān)的定義和說(shuō)明可以在hc32_ll_adc.h和hc32_ll_adc.c文件中找到。在HC32F460.h文件中定義兩個(gè)ADC單元。#defineCM_ADC1((CM_ADC_TypeDef*)CM_ADC1_BASE)#defineCM_ADC2((CM_ADC_TypeDef*)CM_ADC2_BASE)在進(jìn)行ADC采集時(shí)，需要與GPIO初始化一同進(jìn)行配置。為此，需要從hc32_ll_adc.h庫(kù)中調(diào)用stc_adc_init_t結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體有3個(gè)參數(shù)需要配置。typedefstruct{uint16_tu16ScanMode;//ADC掃描轉(zhuǎn)換模式

uint16_tu16Resolution;//ADC分辨率

uint16_tu16DataAlign;//ADC數(shù)據(jù)對(duì)齊方式}stc_adc_init_t;紅外初始化在對(duì)ADC初始化需要在工程模板的BSP文件夾中，新建文件BSP_ADC.c和BSP_ADC.h用于存放與ADC相關(guān)的程序。在BSP_ADC.h文件中，對(duì)所需的端口和引腳進(jìn)行宏定義，以便于后續(xù)的管理。首先定義了ADC的單元和時(shí)鐘。#defineADC_UNIT (CM_ADC1) //使用CM_ADC1作為ADC單元#defineADC_PERIPH_CLK (FCG3_PERIPH_ADC1) //對(duì)應(yīng)的ADC1外設(shè)時(shí)鐘控制位定義ADC使用的引腳和通道。/*選擇所需的ADC通道。*/#defineADC_CH (ADC_CH0) //ADC通道，#defineADC_CH_PORT (GPIO_PORT_A) //ADC通道對(duì)應(yīng)的GPIO端口A#defineADC_CH_PIN (GPIO_PIN_00) //ADC通道對(duì)應(yīng)的GPIO引腳0設(shè)置ADC序列和轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位。/*要使用的ADC序列。*/#defineADC_SEQ (ADC_SEQ_A) //使用ADC的序列A/*轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志。*/#defineADC_EOC_FLAG (ADC_FLAG_EOCA) //序列A轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志設(shè)置ADC參考電壓、分辨率。/*ADC的參考電壓。引腳VREFH的電壓。*/#defineADC_VREF (3.3F) //電壓為3.3V/*ADC的精度（根據(jù)ADC的分辨率）。*/#defineADC_ACCURACY (1UL<<12U) //假設(shè)ADC的分辨率為12位，精度為2^12根據(jù)參考電壓和分辨率，預(yù)定義轉(zhuǎn)換公式。/*計(jì)算電壓（毫伏）。*/#defineADC_CAL_VOL(adcVal)(uint16_t)((((float32_t)(adcVal)*ADC_VREF)/((float32_t)ADC_ACCURACY))*1000.F)//將ADC值轉(zhuǎn)換為毫伏在BSP_ADC.c文件寫(xiě)ADC引腳初始化函數(shù)代碼，將引腳設(shè)置為模擬引腳。函數(shù)名稱：AdcSetPinAnalogMode輸入：無(wú)輸出：無(wú)作用：初始化ADC引腳；staticvoidAdcSetPinAnalogMode(void){stc_gpio_init_tstcGpioInit;(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);stcGpioInit.u16PinAttr=PIN_ATTR_ANALOG;(void)GPIO_Init(ADC_CH_PORT,ADC_CH_PIN,&stcGpioInit);}在BSP_ADC.c文件寫(xiě)ADC初始化函數(shù)代碼。函數(shù)名稱：ADC_Iint輸入：無(wú)輸出：無(wú)作用：初始化ADC；voidADC_Iint(void){stc_adc_init_tstcAdcInit;//定義一個(gè)ADC初始化結(jié)構(gòu)體變量

/*1.啟用ADC外設(shè)時(shí)鐘。*/

FCG_Fcg3PeriphClockCmd(ADC_PERIPH_CLK,ENABLE);//根據(jù)ADC的外設(shè)時(shí)鐘ID，啟用其時(shí)鐘

/*2.根據(jù)應(yīng)用需要修改默認(rèn)值。此處不需要修改。*/(void)ADC_StructInit(&stcAdcInit);//初始化ADC結(jié)構(gòu)體

/*3.初始化ADC。*/(void)ADC_Init(ADC_UNIT,&stcAdcInit);//使用指定的ADC單元和初始化結(jié)構(gòu)體來(lái)初始化ADC/*4.ADC通道配置。*//*4.1將ADC引腳設(shè)置為模擬輸入模式。*/

AdcSetPinAnalogMode();//ADC引腳GPIO初始化，將ADC引腳設(shè)置為模擬輸入模式

/*4.2啟用ADC通道。如果需要啟用更多通道，請(qǐng)?jiān)俅握{(diào)用ADC_ChCmd()。*/ADC_ChCmd(ADC_UNIT,ADC_SEQ,ADC_CH,ENABLE);//啟用指定的ADC單元、序列和通道

/*5.如果需要，設(shè)置采樣時(shí)間。*/

ADC_SetSampleTime(ADC_UNIT,ADC_CH,0x40U);//為指定的ADC單元和通道設(shè)置采樣時(shí)間

/*6.如果需要，配置轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)平均計(jì)算功能。

//如果需要啟用更多平均通道，請(qǐng)?jiān)俅握{(diào)用ADC_ConvDataAverageChCmd()。*/ADC_ConvDataAverageConfig(ADC_UNIT,ADC_AVG_CNT8);//配置ADC單元的平均計(jì)算次數(shù)為8次

ADC_ConvDataAverageChCmd(ADC_UNIT,ADC_CH,ENABLE);//啟用指定的ADC單元和通道的平均計(jì)算功能}紅外測(cè)溫采集函數(shù)名稱：AdcPolling(void)輸入：無(wú)輸出：ADC采集的電壓值作用：采集電壓值floatAdcPolling(void){uint16_tu16AdcValue;int32_tiRet=LL_ERR;__IOuint32_tu32TimeCount=0UL;/*CanONLYstartsequenceAconversion.SequenceBneedshardwaretriggertostartconversion.*/ADC_Start(ADC_UNIT);do{if(ADC_GetStatus(ADC_UNIT,ADC_EOC_FLAG)==SET){ADC_ClearStatus(ADC_UNIT,ADC_EOC_FLAG);iRet=LL_OK;break;}}while(u32TimeCount++<ADC_TIMEOUT_VAL);if(iRet==LL_OK){/*GetanyADCvalueofsequenceAchannelthatneeded.*/u16AdcValue=ADC_GetValue(ADC_UNIT,ADC_CH);}else{ADC_Stop(ADC_UNIT);}returnADC_CAL_VOL(u16AdcValue);}該函數(shù)先啟動(dòng)ADC開(kāi)啟轉(zhuǎn)換，等待ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，再去獲取ADC值，然后停止ADC，返回ADC值。根據(jù)lm50芯片的計(jì)算溫度公式，寫(xiě)了一個(gè)函數(shù)溫度函數(shù)ADC_ValueToTemperature()。函數(shù)名稱：ADC_ValueToTemperature輸 入：無(wú)輸 出：ADC采集的電壓值作 用：采集電壓值轉(zhuǎn)化為溫度值floatADC_ValueToTemperature(void){//根據(jù)公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：采集電壓=10*溫度+500mV//溫度=(采集值-500mV)/10uint16_tadc_value;floattemperature;adc_value=AdcPolling();//獲取采集的電壓值

printf("Voltagevalue=%d\r\n",adc_value);temperature =(adc_value-500)/10.0;//轉(zhuǎn)