CB2201 ADC应用指南

1. 了解CB2201中的ADC

CB2201开发板上有一个16通道的ADC，其中连接到YoC接口上的通道有14个，这14个通道在开发板上的位置如下：

*注意
在使用ADC个通道的时候，一定要注意与这些通道引脚复用的功能。比如：CH14 和CH15 通道复用的是IIC 功能。最需要的注意的是：CH2 和CH3 通道复用的是CSI 程序默认的printf 输出串口，如果使用了CH2 和CH3 通道将导致默认的printf 没有任何输出。*
用户可使用3种模式操作ADC

1. 单通道单次转换模式
2. 单通道多次转换模式
3. 多通道扫描转换模式

1.ADC寄存器说明

1.1 寄存器简介

关于寄存器更详细的描述，请参考CH2201 芯片手册。
ADC_CR ADC控制寄存器

ADC_DR ADC数据寄存器

ADC_SR ADC状态寄存器

ADC_CMPR ADC比较寄存器

ADC_IE ADC中能使能寄存器

ADC_IFLG ADC中断状态寄存器

ADC_STC ADC启动转换寄存器

ADC_SAMSEL ADC采样设置寄存器

ADC_DMACR ADC DMA控制寄存器

ADC_DMADL ADC DMA数据深度寄存器

2. 驱动程序的使用

*要使用本文中的驱动程序，首先将附录中的驱动文件保存到本地并添加到CDK工程中
.c 文件添加到工程中，.h 文件复制到CDK 的include 路径中*
使用该驱动程序也非常简单：1. 配置ADC通道输入引脚；2. 开始转换并读取转换结果。 具体如下：

2.1 单通道单次转换模式

以下程序演示对两个通道：ADC_CH0 和 ADC_CH10 分别进行单通道单次采样，并将结果打印：

#include <stdio.h>
#include "soc.h"
#include "my_adc.h"

int main(void)
{
    uint32_t adc_value;
    
    // single channel, single convertion
    adc_pin_init(0);    // adc channel 0 pin initialize
    adc_pin_init(10);   // adc channel 10 pin initialize
    while (1) {
        adc_single_read(0, &adc_value);
        printf("analog value from CH0 = %d\n", adc_value);
        adc_single_read(10, &adc_value);
        printf("analog value from CH10 = %d\n", adc_value);
       mdelay(1000);
    }
}

以上程序调用了驱动程序中的两个函数：
adc_pin_init()
第一个参数：ADC通道选择，该参数可以是范围从0 到15

adc_single_read()
第一个参数：ADC通道选择，该参数可以是范围从0 到15
第二个参数：ADC转换结果存放位置，是一个int型指针，函数执行完成后会将ADC结果存入到指针指向的位置

将CB2201 开发板串口连接到计算机，并打开一个串口终端。
编译下载程序，然后复位开发板。
将CH0 或者CH10 通道通过杜邦线连接到GND 或者3.3V 上，看打印结果有什么变化。

2.2 单通道连续转换模式

以下程序演示在Channel 0上，一次连续采样10次，并将采样结果通过串口打印出：

#include <stdio.h>
#include "soc.h"
#include "my_adc.h"

int main (void)
{
    uint32_t adc_value[16];
    uint32_t tmp_i;
    
    // single channel, continous convertion
    adc_pin_init(0);
    
    while (1) {
        adc_seq_read(0, 10, adc_value);  // ADC onvert 10 times continously
        for (tmp_i=0; tmp_i<10; tmp_i++) {
            printf("adc_value[%d] = %d\n", tmp_i, adc_value[tmp_i]);
        }
        mdelay(1000);
    }
}

以上程序调用了驱动程序中的两个函数：
adc_pin_init()
第一个参数：ADC通道选择，该参数可以是范围从0 到15

adc_seq_read()
第一个参数：ADC通道选择，该参数可以是范围从0 到15
第二个参数：ADC连续转换次数，该参数可以使范围从0 到15
第三个参数：ADC转换结果存放位置，是一个int型指针，函数执行完成后会将ADC结果存入到指针指向的位置

将CB2201 开发板串口连接到计算机，并打开一个串口终端。
编译下载程序，然后复位开发板。
将CH0 通道通过杜邦线连接到GND 或者3.3V 或者在0到3.3V之间的电压上，看打印结果有什么变化。

在单通道连续转换模式下，每次小的转换操作需要14 个时钟周期。如：连续转换10 次，总共需要140 个时钟周期。

2.3 多通道扫描模式

以下程序演示对ADC 通道从CH0 和CH1 的扫描操作。

#include <stdio.h>
#include "soc.h"
#include "my_adc.h"
int main (void)
{
    uint32_t adc_value[16];
    uint32_t tmp_i;
    
    // multi-channel, scan mode
    adc_pin_init(0);
    adc_pin_init(1);

    
    while (1) {
        adc_scan_read(1, adc_value);    // ADC convert 2 times, from channel 0 to channel 1
        for (tmp_i=0; tmp_i<2; tmp_i++) {
            printf("adc_value[%d] = %d\n", tmp_i, adc_value[tmp_i]);
        }
        mdelay(1000);        
    }
}

以上程序调用了驱动程序中的两个函数：
adc_pin_init()
第一个参数：ADC通道选择，该参数可以是范围从0 到15

adc_scan_read()
第一个参数：ADC通道选择，该参数可以是范围从0 到15，表示在ADC转换中，从CH0 扫描到该参数表示的通道
第二个参数：ADC转换结果存放位置，是一个int型指针，函数执行完成后会将ADC结果存入到指针指向的位置

将CB2201 开发板串口连接到计算机，并打开一个串口终端。
编译下载程序，然后复位开发板。
将CH0 或者CH1 通道通过杜邦线连接到GND 或者3.3V 或者在0到3.3V之间的电压上，看打印结果有什么变化。

2.4 使用ADC中断

以下程序演示如何使用ADC中断。程序开启ADC转换之后可以去执行其他操作，等到ADC 转换完成之后，ADC向CPU 发出中断信号，然后CPU 才会将ADC 转换结果读出。

#include <stdio.h>
#include "soc.h"
#include "my_adc.h"
#include "drv_adc.h"

volatile uint32_t adc_value[16];
volatile uint32_t adc_cmplt;
    
void adc_interrupt_callback (int32_t idx, adc_event_e event)
{
    printf("adc interrupt ...\n");
    if (event == ADC_EVENT_CONVERSION_COMPLETE) {
        adc_read(adc_value, 10);
        adc_cmplt = 1;
    }
}

int main (void)
{
    uint32_t tmp_i;
    
    // single channel, continous convertion
    adc_pin_init(0);
    drv_adc_initialize(0, adc_interrupt_callback);
    adc_enable_cnv_interrupt();
    
    adc_seq_start(0, 10);
    
    
    while (1) {
        if (adc_cmplt) {
            adc_cmplt = 0;
            for (tmp_i=0; tmp_i<10; tmp_i++) {
                printf("adc_value[%d] = %d\n", tmp_i, adc_value[tmp_i]);
            }
            mdelay(1000);
            adc_seq_start(0, 10);
        }
    }
}

以上程序中，
首先实现一个ADC中断回调函数：
adc_interrupt_callback， 该函数有两个参数：
第一个参数：ADC设备编号，这个参数在回调函数中用不到的。
第二个参数：ADC中断类型，按照上面寄存器说明中的介绍，ADC中断类型有3 种，分别为：

ADC_EVENT_CONVERSION_COMPLETE, ADC_EVENT_DATA_OVERWRITE, ADC_EVENT_DATA_COMPARE_VALID

然后需要调用adc_pin_init()函数初始化ADC 引脚；
调用drv_adc_initialize()函数指定ADC 的中断回调函数；
调用adc_seq_read()函数，开启单通道连续转换
在函数主循环中，等待ADC 转换完成，并开启新的转换。

按照之前章节中所述开始演示本例程，查看结果。

2.5 使用ADC比较功能

以下程序演示如何使用ADC中的比较功能。
这个功能是：开启ADC采样，如果采样到的数值大于等于（或者小于）用户设定的一个阈值，就会把比较匹配的标志位置起来，如果用户同时开启的相应的中断，则还会产生一个中断。

#include <stdio.h>
#include "soc.h"
#include "my_adc.h"
#include "drv_adc.h"
volatile uint32_t adc_value[16];
volatile uint32_t adc_cmplt, adc_cmp_vld;
    
void adc_interrupt_callback (int32_t idx, adc_event_e event)
{
    printf("adc interrupt ...\n");
    if (event == ADC_EVENT_CONVERSION_COMPLETE) {
        adc_read(adc_value, 10);
        adc_cmplt = 1;
    } else if (event == ADC_EVENT_DATA_COMPARE_VALID) {
        adc_cmp_vld = 1;
    }
}

int main (void)
{
    uint32_t tmp_i;
    
    // single channel, continous convertion
    adc_pin_init(0);
    drv_adc_initialize(0, adc_interrupt_callback);
    adc_enable_cnv_interrupt();
    adc_enable_cmp_interrupt();
    adc_set_compare(0, 4000, ADC_CMP_GE, 0);
    
    //adc_single_start(0);
    adc_seq_start(0, 10);
    
    
    while (1) {
        if (adc_cmplt) {
            adc_cmplt = 0;
            printf("adc_value[%d] = %d\n", 0, adc_value[0]);
            mdelay(1000);
            //adc_single_start(0);
            adc_seq_start(0, 10);
        } 
        if (adc_cmp_vld) {
            adc_cmp_vld = 0;
            printf("ADC compare valid ...\n");
        }
    }
}

以上程序中，
首先实现一个ADC中断回调函数：adc_interrupt_callback，
该函数有两个参数：
第一个参数：ADC设备编号，这个参数在回调函数中用不到的。
第二个参数：ADC中断类型，按照上面寄存器说明中的介绍，ADC中断类型有3 种，分别为：

ADC_EVENT_CONVERSION_COMPLETE, ADC_EVENT_DATA_OVERWRITE, ADC_EVENT_DATA_COMPARE_VALID，

这次我们需要处理的类型有两种；

然后需要调用adc_pin_init()函数初始化ADC 引脚；
drv_adc_initialize() 函数指定ADC 的中断回调函数；
adc_enable_xx_interrupt() 使能相应的中断；
adc_set_compare()设置比较条件：该函数需要4 个参数：

1. 通道选择：设置需要比较的通道；
2. 比较阈值：
3. 比较条件：ADC_CMP_GE 表示大于等于阈值，ADC_CMP_LT表示小于阈值；
4. 匹配次数：设置需要联系匹配多少次才会设置标志位，0 表示只要匹配一次机会设置标志位继而可以产生中断；

然后再循环中等待转换结果和匹配结果。
本文作者：huanghh
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