传统多信号采集系统常面临布线复杂、同步困难等问题。而现代ADC芯片支持多通道输入与自动扫描模式,能够一体化处理温度、电压及外部模拟信号,显著简化硬件设计,提升系统稳定性。

在智能家居中实时调控温湿度,在汽车电子中精准监测电池电压,在工业自动化中可靠采集传感器数据……这些形态各异的物联网应用,都离不开一个关键组件——模数转换器ADC。

今天,我们将分享Air8000系列工业引擎内置的ADC接口及其demo示例,带你体验简单高效的LuatOS应用开发。

一、模数转换ADC

ADC模拟/数字转换器,是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。 

硬件中的ADC接口主要用来检测模拟电压信号量,用于电池电压检测、温湿度检测、TDS检测等应用。

1.1 ADC接口简介

以Air8000A工业引擎为例,提供了丰富且实用的ADC资源,可满足大多数物联网应用需求。

精度:12bits

数量:4个ADC接口(ADC0 ~ ADC3)

两个特殊通道:

CPU内部温度Temp : -- adc.CH_CPU

主供电脚电压VBAT : -- adc.CH_VBAT

1.2 输入电压范围

重要安全提醒:外接输入电压切勿超过量程,否则可能烧毁模组;设置分压(adc.setRange)要在adc.open之前设置,否则无效。

我们主流模组软件上,对ADC都可以配置ADC_RANGE_MAX和ADC_RANGE_MIN两种量程。

对Air8000系列工业引擎来说:

adc.ADC_RANGE_MIN:对应量程为0-1.5V;

adc.ADC_RANGE_MAX:对应量程为0-3.6V。

当被测电压≤1.5V :

使用adc.ADC_RANGE_MIN;

当1.5V<被测电压≤3.6V :使用adc.ADC_RANGE_MAX,无需添加外部分压电路;

当被测电压>3.6V:使用ADC_RANGE_MIN,且必须添加外部分压电路。

测量电压相关的函数主要有两个:adc.read(id):读取adc通道计算值;adc.get(id):获取adc计算值。

API文档详见:https://docs.openluat.com/osapi/core/adc/

二、ADC功能示例demo

本示例主要用于实现ADC通道配置与量程设置,数据采集并处理,循环打印处理过的ADC数据。

示例教程使用Air8000开发板+两个Air9000P(直流电源)进行演示;外部输入电压在3.6V以内,需要外部电源与模组共地,保持参考电压一致。

2.1 代码要点解析

核心功能代码如下,完整demo详见源码仓库最新文件。

1)读取adc外部输入模拟电压

通过adc.get(id)读取4个普通ADC接口的外部输入模拟电压;首先设置量程,然后打开ADC通道0,进行采样循环,将获取到的输入模拟电压值存入数组,接下来关闭ADC通道0,最后进行数据处理、打印。

2)读取供电电压

通过adc.get(adc.CH_VBAT)读取VBAT电压:

3)读取CPU温度

通过adc.get(adc.CH_CPU)读取CPU温度:

4)数据处理函数

当通道样本数大于2时,先对样本升序排序并剔除首尾极值,计算剩余样本的平均值,最后根据标签(如CPU温度或电压)格式化输出带单位的处理值及总样本数,否则记录样本不足。

2.2 示例运行结果

参考实操教程搭建好硬件环境,使用Luatools工具给Air8000开发板烧录相关内核固件和demo脚本代码。烧录成功后,自动开机运行。

通过Luatools工具查看相关日志,如下图示:

2.3 应用场景拓展

本示例简单演示了如何读取ADC输入电压、读取供电电压、读取CPU温度,除此之外,ADC可以将各种连续变化的模拟信号(如温度、湿度、压力、电压、电流等)转换为离散的数字信号。

Air8000系列工业引擎模块内部ADC精度12bits,对常见应用已经足够,如温湿度传感器、压力传感器、音频信号处理等。

对于需要更高精度的应用:可以外挂更高精度的ADC,如16位、24位等。使用过程中需注意量程范围,不可超出量程。

今天的内容就分享到这里了~

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