嵌入式知识-ARM裸机-学习笔记（12）：ADC模数转换器

嵌入式知识-ARM裸机-学习笔记（12）：ADC模数转换器

一、ADC

1. 什么是ADC

ADC（analog digital converter）：模数转换（也就是模拟量转换为数字量）。由于CPU本身是数字的，而外部世界变量（如电压、温度、高度、压力···）都是模拟的，所以需要用CPU来处理这些外部的模拟变量的时候就需要做AD转换。

模拟的就是连续的，现实生活当中的时间、电压、高度等都是模拟的（连续分布的，划分的话可以无限的更小划分）。模拟量反映在数学里面就是无限小数位（从0到1之间有无数个数）。
数字的就是离散的，离线的就是不连续的。这种离散处理实际上是从数学上对现实中的模拟量的一种有限精度的描述。数字化就是离散化，就是把连续分布的模拟量按照一定精度进行取点（采样）变成有限多个不连续分布的数字值，就叫数字量。
数字化的意义就在于可以用（离散）数学来简化描述模拟量，这东西是计算机技术的基础。计算机处理参量的时候都是数字化的，计算机需要数字化的值来参与运算。如果系统输入参数中有模拟量，就需要外加AD转换器将模拟量转成数字量再给计算机。

2. DAC

AD是analog to digital，DA自然就是digital to analog，数字转模拟。
纯粹用cpu是不可能实现数字转模拟，因为cpu本身就是数字的。使用一些（具有一些积分或微分效果的）物理器件就可实现数字转模拟。数字转模拟的作用。譬如可以用来做波形发生器。

3. ADC相关概念

量程（模拟量输入范围）
AD转换器是一个电子器件，所以他只能输入电压信号。其他种类的模拟信号要先经过传感器（Sensor）的转换变成模拟的电压信号然后才能给AD。
AD输入端的模拟电压要求有一个范围，一般是0～3.3V或0～5V或者是0～12V等等。模拟电压的范围是AD芯片本身的一个参数。实际工作时给AD的电压信号不能超过这个电压范围。

精度（分辨率resolution）
AD转换输出的数字值是有一定的位数的（譬如说10位，意思就是输出的数字值是用10个二进制位来表示的，这种就叫10位AD）。这个位数就表示了转换精度。
10位AD就相当于把整个范围分成了1024个格子，每个格子之间的间隔就是电压的表示精度。加入AD芯片的量程是0～3.3V，则每个格子代表的电压值是3.3V/1024=0.0032265V。如果此时AD转换后得到的数字量是447，则这个数字量代表的模拟值是：447×0.0032265V=1.44V。
AD的位数越多，则每个格子表示的电压值越小，将来算出来的模拟电压值就越精确。
AD的模拟量程一样的情况下，AD精度位数越多精度越高，测出来的值越准。但是如果AD的量程不一样。譬如2个AD，A的量程是0～50V，B的量程是0～0.5V，A是12位的，B是10位的，可能B的精度比A的还要高。（A的精度：50/1024=0.04883，B的精度：0.5/4096=0.000122）。

转换速率（MSPS与conventor clock的不同）
首先要明白：AD芯片进行AD转换是要耗费时间的。这个时间需要多久，不同的芯片是不一样的，同一颗芯片在配置不一样（譬如说精度配置为10位时时间比精度配置为12位时要小，譬如说有些AD可以配转换时钟，时钟频率高则转换时间短）时转换时间也不一样。
详细的需要时间可以参考数据手册。一般数据手册中描述转换速率用的单位是MSPS（第一个M是兆，S是sample，就是采样；PS就是per second，总的意思就是兆样本每秒，每秒种转出来多少M个数字值）。
AD工作都需要一个时钟，这个时钟有一个范围，我们实际给他配置时不要超出这个范围就可以了。AD转换是在这个时钟下进行的，时钟的频率控制着AD转换的速率。注意：时钟频率和MSPS不是一回事，只是成正比不是完全相等。譬如S5PV210中的AD转换器，MSPS = 时钟频率/5。

通道数
AD芯片有多少路analog input通道，代表了将来可以同时进行多少路模拟信号的输入。

二、S5PV210的ADC

1. ADC控制器

ADC的工作时钟框图：

ADCCLK是ADC控制器工作的时钟。从时钟框图可以看出，它是PCLK（当然是PCLK_PSYS）经过了一次分频后得到的。所以将来初始化ADC控制器时一定有一个步骤是初始化这里的分频器。

210有10个ADC通道：

210一共支持10个ADC通道，分别叫AIN[0]~AIN[9]。理论上可以同时做10路AD转换。
SoC的引脚至少分2种：digit数字引脚和analog模拟引脚。我们以前接触的GPIO都属于数字引脚，ADC channel通道引脚属于模拟引脚。数字引脚和模拟引脚一般是不能混用的。

2. 配置ADC控制器代码

三、补充：解决SecureCRT换行问题

在uart.c文件中添加以下代码：

void putc(char c)
{                  	
	// 串口发送一个字符，其实就是把一个字节丢到发送缓冲区中去
	// 因为串口控制器发送1个字节的速度远远低于CPU的速度，所以CPU发送1个字节前必须
	// 确认串口控制器当前缓冲区是空的（意思就是串口已经发完了上一个字节）
	// 如果缓冲区非空则位为0，此时应该循环，直到位为1
	
	if (c == '\n')
	{
		while (!(rUTRSTAT0 & (1<<1)));
		rUTXH0 = '\r';
	}

	while (!(rUTRSTAT0 & (1<<1)));
	rUTXH0 = c;
}