【GD32F303紅楓派開發板使用手冊】第十三講 ADC-內部溫度傳感器和參考電壓采樣實驗
13.1實驗內容
本實驗是通過ADC注入組采樣內部溫度傳感器和參考電壓，通過本實驗主要學習以下內容：
- 內部溫度傳感器和參考電壓簡介
- ADC注入組采樣配合ADC中斷應用
13.2實驗原理
13.2.1內部溫度傳感器和參考電壓簡介
GD32F303有兩個內部通道，分別為內部溫度傳感器（ADC0_CH16）和內部參考電壓Vrefint（ADC0_CH17）。
溫度傳感器可以用來測量器件周圍的溫度。溫度傳感器的輸出電壓隨溫度線性變化，由于生產過程的多樣化，溫度變化曲線的偏移在不同的芯片上會有不同(最多相差45°C)。內部溫度傳感器更適合于檢測溫度的變化，而不是測量絕對溫度。如果需要測量精確的溫度，應該使用一個外置的溫度傳感器來校準這個偏移錯誤。
從 ADC 數據寄存器中讀取并計算溫度傳感器數據Vtemperature， 并由下面公式計算出實際溫度：
V25：溫度傳感器在25°C下的電壓，從datasheet中可以查到典型值為1.45V。
Avg_Slope：溫度與溫度傳感器電壓曲線的均值斜率，從datasheet中可以查到典型值為4.1mV/℃。
內部電壓參考(VREFINT)提供了一個穩定的（帶隙基準）電壓輸出給ADC和比較器，典型值為1.2V。
13.3硬件設計
本實驗使用兩個內部ADC通道，無需要硬件設計。
13.4代碼解析
13.4.1中斷使能函數
在driver_adc.c中定義了開啟中斷的函數ADC_int_enable。
| C /*ADC中斷使能函數*/ void ADC_int_enable(typdef_adc_ch_general *ADC) { /*規則組中斷使能*/ if(ADC->adc_channel_group == ADC_REGULAR_CHANNEL) { adc_interrupt_enable(ADC->adc_port,ADC_INT_EOC); adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_EOC); } /*注入組中斷使能*/ else if(ADC->adc_channel_group == ADC_INSERTED_CHANNEL) { adc_interrupt_enable(ADC->adc_port,ADC_INT_EOIC); adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_EOIC); } } |
13.4.2ADC中斷函數
在driver_adc.c中定義了ADC的中斷函數driver_adc_int_handler
| C void driver_adc_int_handler(typdef_adc_ch_general *ADC,void *buffer) { uint8_t i; if(ADC->adc_channel_group == ADC_REGULAR_CHANNEL) { if(SET == adc_interrupt_flag_get(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOC)) { adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOC); if(ADC->adc_mode == ADC_DAUL_REGULAL_PARALLEL) { REG32(buffer) = (uint32_t)(ADC_RDATA(ADC->adc_port)); } else { REG16(buffer) = (uint16_t)(ADC_RDATA(ADC->adc_port)); } } } else if(ADC->adc_channel_group == ADC_INSERTED_CHANNEL) { if(SET == adc_interrupt_flag_get(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOIC)) { adc_interrupt_flag_clear(ADC->adc_port,ADC_INT_FLAG_EOIC); if(ADC->adc_mode == ADC_DAUL_INSERTED_PARALLEL) { for(i = 0; ich_count ; i++) { REG32(buffer) = REG32((ADC->adc_port) + 0x3C+(i*4)); buffer += 4; } } else { for(i = 0; ich_count ; i++) { REG16(buffer) = REG16((ADC->adc_port) + 0x3C+(i*4)); buffer += 2; } } } } } |
13.4.3內部ADC通道結構體定義
ADC的初始化在前兩章已經講述過，這里就介紹下ADC和兩個通道的結構體定義：
| C typdef_adc_ch_general VRef_VTem_ADC = { .rcu_adc = RCU_ADC0,//ADC0的時鐘 .adc_psc = RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6,//ADC0設置為APB2 6分頻 .adc_port = ADC0,//ADC口為ADC0 .adc_mode = ADC_MODE_FREE,//ADC模式為獨立模式 .adc_channel_group = ADC_INSERTED_CHANNEL,//使用注入組 .adc_scan_function = ENABLE,//開啟掃描模式 .adc_continuous_function = DISABLE,//關閉循環模式，因為使用的是注入組，故該參數實際無效 .ch_count = 2,//轉換長度為2 .trigger_source = ADC0_1_2_EXTTRIG_INSERTED_NONE, .DMA_mode = DISABLE//不使用DMA }; typdef_adc_ch_parameter VRef_VTem_ch_parameter[2] = { { .rcu_port = NULL, .port = NULL, .pin = NULL, .gpio_speed = NULL, .adc_channel = ADC_CHANNEL_16,//通道16 .sample_time = ADC_SAMPLETIME_55POINT5//設置采樣周期為55.5 } , { .rcu_port = NULL, .port = NULL, .pin = NULL, .gpio_speed = NULL, .adc_channel = ADC_CHANNEL_17,//通道17 .sample_time = ADC_SAMPLETIME_55POINT5,//設置采樣周期為55.5 } }; |
需要說明的是，由于使用的是內部通道，無需配置外部IO口，所以rcu_port參數等無需設置，這里是為了方便讀者閱讀將這幾個參數設置為了NULL。
13.4.4內部通道ADC配置
在bsp_adc.c中定義了內部通道ADC配置的函數bsp_Vref_Vtemp_ADC_config
| C void bsp_Vref_Vtemp_ADC_config() { /*ADC配置*/ driver_adc_config(&VRef_VTem_ADC,VRef_VTem_ch_parameter); /*ADC中斷打開*/ ADC_int_enable(&VRef_VTem_ADC); /*NVIC設置*/ nvic_irq_enable(ADC0_1_IRQn,0,0); } |
13.4.5中斷入口函數
在gd32f30x_interrupt.c中定義了中斷入口函數：
| C uint16_t Vref_Vtemp_data[2] ; void ADC0_1_IRQHandler() { driver_adc_int_handler(&VRef_VTem_ADC,(uint16_t *)Vref_Vtemp_data); } |
13.4.6main函數實現
| C int main(void) { delay_init();//delay函數初始化 bsp_uart_init(&BOARD_UART);//BOARD_UART串口初始化 bsp_Vref_Vtemp_ADC_config();//內部通道ADC配置和中斷使能 while (1) { driver_adc_software_trigger_enable(&VRef_VTem_ADC); //軟件觸發ADC delay_ms(1000); temperature = (1.45 - Vref_Vtemp_data[0]*3.3/4095) * 1000 / 4.1 + 25; /*內部溫度ADC轉換值轉換為實際溫度值*/ vref_value = (Vref_Vtemp_data[1] * 3.3 / 4095); /*內部參考電壓ADC轉換值轉換為實際電壓值*/ printf(" the temperature data is %2.0f degrees Celsius\r\n", temperature); /*打印實際溫度值*/ printf(" the reference voltage data is %5.3fV \r\n", vref_value); /*打印內部參考實際電壓值*/ } } |
本例程main函數首先進行了延時函數初始化，為了演示實驗結果，這里初始化了BOARD_UART串口，關于串口的使用，請讀者參考串口章節，然后是內部通道ADC的配置和中斷使能。在主循環中，先出發一次內部通道ADC，然后延時1s，在延時過程中ADC轉換結束會進入ADC中斷函數，中斷函數將兩個注入組通道數據賦給Vref_Vtemp_data數組，延時結束后，對溫度和內部電壓進行計算并將計算結果打印出來。
13.5實驗結果
使用USB-TypeC線，連接電腦和板上USB to UART口后，配置好串口調試助手，即可看到內部溫度傳感器測到的溫度值以及內部參考電壓值了。
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