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ESP8266_22基于自身ADC的电压采样

单片机爱好者 2019-11-13 10:23


这一节内容比较简单,就是电压采样,在传统设计中应用还是比较多的。首先看下支持ADC采样的管脚,找到你手里模块的原理图,我的如下所示:

       如上所示,U1的2脚为ADC管脚,而且整个模块有且仅有这一个电压采集管脚。CDS1是一个光敏电阻,它和R1组成一个分压电路。不同强度的光照在CDS1上时,会导致它的阻值变化,最终导致ADC管脚上的电压发生变化。


       那么,关于ESP8266的ADC,相关的性能参数有哪些?

       可以打开手册:2c-esp8266_sdk_api_guide_cn_v1.5.4,在第26页,有几个ADC相关的函数,我们截取其中一个,看一下:

       首先是电压的输入范围,也就是ADC的量程:0~1.0V,相比传统单片机的0~3.3V小了很多。

       然后是分辨率:1/1024V。从这个参数可以知道,这是个10位的AD,只是不知道为何,量程这么小。

       接着是三点注意事项:

       1、ADC读取管脚电压时,需确保管脚连接了外部电路,且没有超过量程。

       这一点很好理解,根据输入电压设计相应的分压电路,接过来就行了。


       2、读取电压之前,需要修改esp_init_data_default.bin文件中的第107byte的值,改为VDD3P3管脚3和4上的真实电源电压值。

       先说修改esp_init_data_default.bin文件,这个其实很简单,因为这个文件是我们烧录到ESP8266里面的,所以只要找到文件位置,用修改flash的函数改一下就行。

接下来这句话可能理解起来有点绕,这个VDD3P3管脚3和4是啥?模块上没有这两个管脚啊~

还记得我在前言里面提到过的,ESP8266是乐鑫的芯片,安信可做的模组封装。所以本文上面的原理图截图其实是模块的管脚分布,并不是真实的芯片管脚。真实的模块内部的芯片原理图是什么样?我这里截取其中一部分,看一下:

       懂?很简单。

       3、第107byte的值的单位是0.1V,有效取值范围是18~38.

       这个就很好理解了,第二点已经说了,第107byte写入的是VDD3P3管脚的电压。而我们常用的供电电压是3.3V,所以要写入的值是33。因为单位是0.1V,33*0.1V得到3.3V。

      

       接下来看一下这三个函数,system_adc_read() 刚才已经看了,它的功能就是读取ADC电压值,很简单,直接调用读取就行。

       然后是system_get_vdd33(),我们看一下截图:

       简单来说,是用来测量VDD3P3管脚上的电压的,可以理解为获取当前的工作电压。工作前提必须要确保ADC管脚悬空,同时确保esp_init_data_default.bin的第127byte值为0xFF。


还有一个函数,快速高精度的AD采样,因为篇幅比较长,这里不截图了,我总结一下。先看函数结构:

system_adc_read_fast(uint16 *adc_addr, uint16 adc_num, uint8 adc_clk_div)

        注意事项和函数system_get_vdd33()类似,要限制输入电压值、修改107byte的值为VDD3P3,不同的地方在于,使用快速采样函数的时候,要关闭wifi和所有中断。


        参数1:uint16 *adc_addr,ADC连续采样输出的地址指针

        参数2:uint16 adc_num,ADC连续采样的点数,范围1~65535

        参数3:uint8 adc_clk_div,ADC工作时钟=80M/ adc_clk_div,输入范围8~32,建议值8.

        假设我们要连续采样50次,那么可以定义一个50个元素的数组,把数组首地址给参数1,数组大小给参数2,参数3没有特殊情况的话默认输入8.


        所以,用过带DMA功能的ADC的童鞋,会发现用法很相似。


        接下来进入演示部分,以之前的串口程序为模版,增加AD采样功能,得到的AD值通过串口助手打印输出。代码比较简单,直接看一下主函数部分:

void ICACHE_FLASH_ATTRuser_init(void){    partition_item_t partition_item;    uint16 vdd33 = 33;    uint32 flash_r_w[1024];    uart_init(BIT_RATE_115200, BIT_RATE_115200);
   spi_flash_read(0x1fc*4096, flash_r_w, 4096);    flash_r_w[107/4] = flash_r_w[107/4] & !(0xff<<((107%4)*8));    flash_r_w[107/4] = flash_r_w[107/4] | 33;    spi_flash_erase_sector(0x1fc);    spi_flash_write(0x1fc*4096,flash_r_w,4096);
   system_init_done_cb(system_done);}


         前几行比较简单,就是串口初始化。

      接下来就到了修改esp_init_data_default.bin文件中的地方,该文件的地址为什么是0x1fc?

       第二节讲程序烧录的时候,曾经说过每个文件的地址,如图:

       我的模块是16Mbit的,esp_init_data_default.bin文件的起始地址是0x1fc000,0x1000等于10进制的4096,所以0x1fc000=0x1fc*4096。


       而我们要修改的是该文件的第107byte,而读写flash必须要4字节对齐,所以后面对107做了一些换算。理解不了的建议看一下第八节。


       VDD33是前面定义的变量,值为33,对应3.3V的供电电压。

       很简单吧?


       系统初始化完成的回调函数里,我定义了一个软件定时器,每隔3秒读取一次ADC的电压值,并通过串口打印出来:

void system_done(){       wifi_station_disconnect();       os_timer_disarm(&LED_timer);       os_timer_setfn(&LED_timer, (os_timer_func_t *)ADC_OUTPUT, NULL);       os_timer_arm(&LED_timer, 3000, 1); }void ADC_OUTPUT(){       static adc_value = 0;       adc_value = system_adc_read();       os_printf("adc_value is %d", adc_value);}


       细心的人会发现定义定时器之前有一行代码:

wifi_station_disconnect();


       这是因为我的模块之前保存了某个环境下的wifi账号、密码。即便主函数里没有要求模块连接wifi,上电后它还是会自动连接,并打印相关信息。所以,加入这一行代码,让它不再连接。

       这就完了?是的,so easy!


程序修改完成,保存、清理、编译、下载一条龙,然后重新上电。这里借助串口助手来查看效果。设备上电之后,效果如下所示:

       如图所示,上电后开始输出ADC采集到的电压值,前面两个是200多,后面我用手挡住光敏电阻,导致光敏电阻阻值变大,R1分压得到的电压变小,只有40多。

       实验完成。



ESP8266_前言

ESP8266_01搭建开发环境

ESP8266_02程序的编译与下载

ESP8266_03 SDK与Makefile的基本用法

ESP8266_04管脚控制与软件定时器

ESP8266_05 ESP8266有几个串口?

ESP8266_06硬件定时器与IO中断

ESP8266_07基于PWM的呼吸灯

ESP8266_08基于flash的数据掉电保护

ESP8266_09基于IIC控制的OLED屏幕

ESP8266_10 ESP8266的STATION模式

ESP8266_11 ESP8266的UDP广播

ESP8266_12 ESP8266客户端模式下的TCP通信

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ESP8266_15天气预报之TCP的GET操作

ESP8266_16天气预报之JSON数据的生成与解析

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ESP8266_18 MQTT协议接入ONENET平台

ESP8266_19 MQTT协议接入ONENET平台_订阅主题

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