SAADC部分思维导图

1ADC原理

1.1主要特点

1)8/10/12分辨率，使用过采样可达到14位分辨率

2)多达8个通道

单端输入时使用1个通道，2个通道可组成差分输入

单端和差分输入时均可配置为扫描模式

3)满量程输入范围(0 to VDD)

参考芯片数据手册

1.2功能概述

参考芯片数据手册

1.3工作模式

1)单次模式

2)连续模式

使用ADC内部定时器实现定时采样

使用nRF52832的通用定时器定时同PPI触发采样，实现连续采样

3)扫描模式

当使能一个ADC通道，ADC工作于单次模式，当使能的通道数量大于1个，ADC进入扫描模式

2SAADC的应用步骤

2.1SAADC库文件

2.2SAADC驱动的应用

1)阻塞模式

2)非阻塞模式

3)门限监测

3相关寄存器

4重要的库函数

5DEMO

5.1阻塞模式-单端输入采样

SAADC初始化

  1. #include <stdbool.h>
  2. #include <stdint.h>
  3. #include <stdio.h>
  4. #include "app_uart.h"
  5. #include "app_error.h"
  6. #include "nrf_delay.h"
  7. #include "nrf.h"
  8. #include "bsp.h"
  9. #include "app_uart.h"
  11. #include "nrf_drv_saadc.h"
  13. #define UART_TX_BUF_SIZE 256      //uart 发送软件缓存大小(字节数)
  14. #define UART_RX_BUF_SIZE 256      //uart 接收软件缓存大小(字节数) 
  16. //saadc回调函数
  17. void saadc_callback(nrf_drv_saadc_evt_t const *p_event){}
  18. //saadc初始化函数
  19. void saadc_init(void)
  20. {
  21. 	ret_code_t err_code;
  22. 	//定义SAADC初始化结构体
  23. 	//使用默认的宏初始化时需要指定该通道的模拟输入引脚
  24. 	//具体的引脚分布参考数据手册
  25. 	nrf_saadc_channel_config_t mmysaadc=
  26. 	    NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN2);
  27. 	//初始化SAADC，注册事件回调函数，注意因为使用了阻塞模式
  28. 	//所以可以不用回调函数，但是nrf_drv_saadc_init()要求必须提供回调函数
  29. 	//所以这里要注册回调函数，无论有没有用到
  30. 	err_code=nrf_drv_saadc_init(NULL,saadc_callback);
  31. 	APP_ERROR_CHECK(err_code);
  32. 	//初始化SAADC通道0
  33. 	err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(0, &mmysaadc);
  34.     APP_ERROR_CHECK(err_code);
  36. }
  37. //uart事件回调函数
  38. void uart_error_handle(app_uart_evt_t * p_event)
  39. {
  40.     if (p_event->evt_type == APP_UART_COMMUNICATION_ERROR)
  41.     {
  42.         APP_ERROR_HANDLER(p_event->data.error_communication);
  43.     }
  44.     else if (p_event->evt_type == APP_UART_FIFO_ERROR)
  45.     {
  46.         APP_ERROR_HANDLER(p_event->data.error_code);
  47.     }
  48. }
  49. //初始化串口
  50. void usart_init()
  51. {
  52. 	uint32_t err_code;
  54. 	  //定义一个uart配置结构体
  55.     const app_uart_comm_params_t comm_params =
  56.     {
  57.         RX_PIN_NUMBER,  //定义uart接收引脚
  58.         TX_PIN_NUMBER,  //定义uart发送引脚
  59.         RTS_PIN_NUMBER, //定义uart RTS引脚，注意流控关闭后虽然定义了RTS和CTS引脚，但是不起作用
  60.         CTS_PIN_NUMBER, //定义uart CTS引脚
  61.         APP_UART_FLOW_CONTROL_DISABLED,   //关闭uart流控
  62.         false,
  63.         UART_BAUDRATE_BAUDRATE_Baud115200 //uart波特率
  64.     };
  65.     //初始化app uart，注册uart事件回调函数
  66.     APP_UART_FIFO_INIT(&comm_params,
  67.                          UART_RX_BUF_SIZE,
  68.                          UART_TX_BUF_SIZE,
  69.                          uart_error_handle,
  70.                          APP_IRQ_PRIORITY_LOWEST,
  71.                          err_code);
  73.     APP_ERROR_CHECK(err_code);	
  75. }
  76. /**********************************************************************************************
  77.  * 描  述 : main函数
  78.  * 入  参 : 无
  79.  * 返回值 : 无
  80.  ***********************************************************************************************/
  81. int main(void)
  82. {
  83. 	nrf_saadc_value_t saadc_val;
  84. 	float voltage=9.99;;  //转化后的电压值
  85. 	usart_init();  //初始化串口
  86.     saadc_init();  //初始化SAADC
  87.     while(true)
  88. 	{
  89. 		//启动一次ADC采样
  90. 		nrf_drv_saadc_sample_convert(0,&saadc_val);
  91. 		voltage=(float)saadc_val*3.6/1024;
  92.                 printf("voltage=%f\n",voltage);
  93. 		nrf_delay_ms(300);  //延时300ms
  94. 		printf("saadc_val=V%d\n", saadc_val);
  96. 	}
  97. }

SAADC初始化包括两部分:SAADC驱动程序初始化，SAADC通道配置。nrf_drv_saadc.h中定义了两个带输入参数的初始化宏

  1. #define NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(PIN_P) \
  2. {                                                      \
  3.     .resistor_p = NRF_SAADC_RESISTOR_DISABLED,         \
  4.     .resistor_n = NRF_SAADC_RESISTOR_DISABLED,         \
  5.     .gain       = NRF_SAADC_GAIN1_6,                   \
  6.     .reference  = NRF_SAADC_REFERENCE_INTERNAL,        \
  7.     .acq_time   = NRF_SAADC_ACQTIME_10US,              \
  8.     .mode       = NRF_SAADC_MODE_SINGLE_ENDED,         \
  9.     .pin_p      = (nrf_saadc_input_t)(PIN_P),          \
  10.     .pin_n      = NRF_SAADC_INPUT_DISABLED             \
  11. }

注意1

初始化宏配置SAADC通道的参数如下

ADC输入正极电阻配置：旁路电阻梯

ADC输入负极电阻配置：旁路电阻梯

增益：1/6

参考电压：内部0.6V

采样时间：10US

模式：单端输入

突发模式：禁止

ADC输入正极连接的模拟输入引脚

ADC输入负极连接的模拟输入引脚:不连接

注意2

  1. err_code=nrf_drv_saadc_init(NULL,saadc_callback);

SAADC初始化函数nrf_drv_saadc_init(),如果没有提供SAADC配置结构体即第一个参数为NULL,这时驱动会使用“sdk_config.h”文件默认参数配置SAADC

5.2阻塞模式-差分输入采样

  1. SAADC初始化
  2. //saadc初始化函数
  3. void saadc_init(void)
  4. {
  5. 	ret_code_t err_code;
  6. 	//定义SAADC初始化结构体
  7. 	//使用默认的宏初始化时需要指定该通道的模拟输入引脚
  8. 	//具体的引脚分布参考数据手册
  9. 	nrf_saadc_channel_config_t mmysaadc=
  10. 	    NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_DIFFERENTIAL(NRF_SAADC_INPUT_AIN2,NRF_SAADC_INPUT_AIN0);
  11. 	//初始化SAADC，注册事件回调函数，注意因为使用了阻塞模式
  12. 	//所以可以不用回调函数，但是nrf_drv_saadc_init()要求必须提供回调函数
  13. 	//所以这里要注册回调函数，无论有没有用到
  14. 	err_code=nrf_drv_saadc_init(NULL,saadc_callback);
  15. 	APP_ERROR_CHECK(err_code);
  16. 	//初始化SAADC通道0
  17. 	err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(0, &mmysaadc);
  18.     APP_ERROR_CHECK(err_code);
  20. }

NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_DIFFERENTIAL宏有两个输入参数，对应通道的正极模拟输入引脚和负极模拟输入引脚

  1. #define NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_DIFFERENTIAL(PIN_P, PIN_N) \
  2. {                                                                       \
  3.     .resistor_p = NRF_SAADC_RESISTOR_DISABLED,                          \
  4.     .resistor_n = NRF_SAADC_RESISTOR_DISABLED,                          \
  5.     .gain       = NRF_SAADC_GAIN1_6,                                    \
  6.     .reference  = NRF_SAADC_REFERENCE_INTERNAL,                         \
  7.     .acq_time   = NRF_SAADC_ACQTIME_10US,                               \
  8.     .mode       = NRF_SAADC_MODE_DIFFERENTIAL,                          \
  9.     .pin_p      = (nrf_saadc_input_t)(PIN_P),                           \
  10.     .pin_n      = (nrf_saadc_input_t)(PIN_N)                            \
  11. }

主函数：

  1. int main(void)
  2. {
  3. 	nrf_saadc_value_t saadc_val;
  4. 	float voltage=9.99;;  //转化后的电压值
  5. 	usart_init();  //初始化串口
  6.     saadc_init();  //初始化SAADC
  7.     while(true)
  8. 	{
  9. 		//启动一次ADC采样
  10. 		nrf_drv_saadc_sample_convert(0,&saadc_val);
  11. 		//这里saadc_val变成了差分值
  12. 		voltage=(float)saadc_val*3.6/1024;
  13.                 printf("voltage=%f\n",voltage);
  14. 		nrf_delay_ms(300);  //延时300ms
  15. 		printf("saadc_val=V%d\n", saadc_val);
  17. 	}
  18. }

5.3非阻塞模式-单缓存采样

  1. //定义SAADC采样数据缓存
  2. //定义SAADC采样缓存数组大小
  3. //只有采样结果存满该缓存之后,才会产生SAADC采样完成事件
  4. #define SAMPLES_IN_BUFFER 1
  6. //定义SAADC采样缓存数组大小
  7. nrf_saadc_value_t m_buffer_pool[SAMPLES_IN_BUFFER];
  8. //定义该变量用来保存SAADC采样的次数
  9. static uint32_t m_adc_evt_counter;
  1. //SAADC初始化函数
  2. void saadc_init(void)
  3. {
  4. 	ret_code_t err_code;
  5. 	//定义SAADC初始化结构体
  6. 	//使用默认的宏初始化时需要指定该通道的模拟输入引脚
  7. 	//具体的引脚分布参考数据手册
  8. 	nrf_saadc_channel_config_t mmysaadc=
  9. 	    NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN2);
  10. 	//初始化SAADC，注册事件回调函数，
  11.     //注意，本例使用的是非阻塞模式，非阻塞模式下，采样完成后以事件
  12. 	//的方式通知应用程序，应用程序在事件回调函数中读取采样数据
  13. 	err_code=nrf_drv_saadc_init(NULL,saadc_callback);
  14. 	APP_ERROR_CHECK(err_code);
  15. 	//初始化SAADC通道0
  16. 	err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(NULL, &mmysaadc);
  17.     APP_ERROR_CHECK(err_code);
  19. 	//设置好缓存，等待应用程序启动采样
  20.     err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool, SAMPLES_IN_BUFFER);
  21.     APP_ERROR_CHECK(err_code);
  23. }

nrf_drv_saadc_buffer_convert函数将SAADC工作于非阻塞模式，可将SAADC配置为就绪状态，但是不会触发采样

  1. ret_code_t nrf_drv_saadc_buffer_convert	(
  2.     nrf_saadc_value_t * 	buffer,
  3.     uint16_t 	size
  4. )
  6. Function for issuing conversion of data to the buffer.
  8. Parameters:
  9. [in]	buffer	Result buffer.
  10. [in]	size	Buffer size in words.
  1. //saadc回调函数
  2. void saadc_callback(nrf_drv_saadc_evt_t const *p_event)
  3. {
  4. 	float val;  //保存SAADC采样数据计算的实际电压值
  6. 	if(p_event->type == NRF_DRV_SAADC_EVT_DONE)  //Event generated when the buffer is filled with samples
  7. 	{
  8. 		ret_code_t err_code;
  9. 		//设置好缓存，为下一次采样准备
  10. 		err_code=nrf_drv_saadc_buffer_convert(p_event->data.done.p_buffer,
  11. 		                                      SAMPLES_IN_BUFFER);
  13. 		APP_ERROR_CHECK(err_code);
  15. 		int i;
  16. 		//串口打印采样次数
  17. 		printf("ADC event number:%d\r\n",(int)m_adc_evt_counter);
  19. 		for(i=0;i<SAMPLES_IN_BUFFER;i++)
  20. 		{
  21. 			val=p_event->data.done.p_buffer[i]*3.6/1024;
  22.       printf("Voltage = %.3fV\r\n", val);
  23. 		}
  25. 		//采样次数加1
  26. 		m_adc_evt_counter++;
  28. 	}
  30. }

5.4非阻塞模式-双缓存采样

5.5电池电压采样

5.6三个通道同时采样-定时器触发

  1. //定义SAADC采样缓存数组大小
  2. #define SAMPLES_IN_BUFFER 3
  4. //定义SAADC采样缓存数组
  5. static nrf_saadc_value_t m_buffer_pool[SAMPLES_IN_BUFFER];
  1. /***********************************************************
  2. *函数介绍:初始化SAADC
  3. 	        通道0 采集电位器电压   P004
  4. 	        通道1 采集光敏电阻电压 P002
  5. 	        通道2 采样芯片供电电压 不需要外接引脚
  6. *输入参数：
  7. *输出参数：
  8. *返回值：无
  9. ************************************************************/
  10. void saadc_init(void)
  11. {
  12. 	ret_code_t err_code;
  13. 	//定义SAADC采样通道0初始化配置结构体变量,并用默认参数初始化
  14. 	nrf_saadc_channel_config_t channel_0_config=
  15. 	    NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN2);
  16. 	channel_0_config.gain=NRF_SAADC_GAIN1_6;
  17. 	channel_0_config.reference=NRF_SAADC_REFERENCE_INTERNAL;  //使用内部的0.6V作为参考电压
  19. 	//定义SAADC采样通道1初始化配置结构体，并用默认参数初始化
  20. 		nrf_saadc_channel_config_t channel_1_config=
  21. 	    NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN0);
  22. 	channel_1_config.gain=NRF_SAADC_GAIN1_6;
  23. 	channel_1_config.reference=NRF_SAADC_REFERENCE_INTERNAL;  //使用内部的0.6V作为参考电压
  25. 	//定义SAADC采样通道2初始化配置结构体
  26. 	nrf_saadc_channel_config_t channel_2_config=
  27. 	    NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(SAADC_CH_PSELP_PSELP_VDD);
  29. 	channel_2_config.gain=NRF_SAADC_GAIN1_6;
  30. 	channel_2_config.reference=NRF_SAADC_REFERENCE_INTERNAL;  //使用内部的0.6V作为参考电压
  32. 	//初始化SAADC
  33. 	err_code=nrf_drv_saadc_init(NULL,saadc_callback);
  34.   APP_ERROR_CHECK(err_code);
  36. 	//初始化SAADC的通道0
  37. 	err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(0, &channel_0_config);
  38.   APP_ERROR_CHECK(err_code);
  40.   err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(1, &channel_1_config);
  41.   APP_ERROR_CHECK(err_code);
  43.   err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(2, &channel_2_config);
  44.   APP_ERROR_CHECK(err_code);
  46. 	//使用双缓存
  47. 	//设置好第一个缓存
  48. 	err_code=nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool,SAMPLES_IN_BUFFER);
  49. 	APP_ERROR_CHECK(err_code);
  50. //	//设置好第二个缓存
  51. //	err_code=nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool[1],SAMPLES_IN_BUFFER);
  52. //	APP_ERROR_CHECK(err_code);
  53. }

注意

三个通道采样，分别配置为通道0，1，2

  1. //saadc回调函数
  2. void saadc_callback(nrf_drv_saadc_evt_t const *p_event)
  3. {
  4. 	  ret_code_t err_code;
  5.     float val;  //保存SAADC采样数据计算的实际电压值
  6. 	  if(p_event->type == NRF_DRV_SAADC_EVT_DONE)
  7. 		{
  8. 		    //设置好缓存，为下一次采样做准备
  9. 			  err_code=nrf_drv_saadc_buffer_convert(p_event->data.done.p_buffer,
  10. 			                                        SAMPLES_IN_BUFFER);
  11. 			   APP_ERROR_CHECK(err_code);
  12. 			   //读取采样结果，使用串口发送
  13. 			   for(uint32_t i=0;i<SAMPLES_IN_BUFFER;i++)
  14. 			   {
  15. 			    val=p_event->data.done.p_buffer[i]*3.6/1024;
  16. //                printf("Voltage = %.3fV\r\n", val);
  17. 					 switch(i)
  18. 					 {
  19. 					    case 0:printf("AIN2=%f\r\n",val); break;
  20. 						case 1:printf("AIN0=%f\r\n",val); break;
  21. 						case 2:printf("VDD=%f\r\n",val); break;
  22. 						default:break;
  23. 					 }
  24. 			   }
  25. 		}
  26. }
  1. /**********************************************************************************************
  2.  * 描  述 : main函数
  3.  * 入  参 : 无
  4.  * 返回值 : 无
  5.  ***********************************************************************************************/
  6. int main(void)
  7. {
  8. 	nrf_saadc_value_t saadc_val;
  9. 	usart_init();  //初始化串口
  10.   saadc_init();  //初始化SAADC
  11.   timers_init(); //定时器初始化函数
  12. 	while(true)
  13. 	{
  15. 	}
  16. }

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