STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例

STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例 

 

STM32W108 AD转换器是一个一阶∑-△转换器，具有以下特性：

l  分辨率可达12位

l  采样最小时间5.33us（188KHz）

l  6个外部和4个内部输入源，可进行差分和单端转换

l  两个电压转换范围（差分）：-VREF~+VREF，-VDD_PADS~+VDD_PADS

l  可选择内部和外部参考标准VREF：内部的VREF可用于输出

l  数字偏移和增益校准

l  专用DMA通道，通道支持一次和连续的操作模式

应用实例解析

编写烟雾传感器测试程序，读取烟雾传感器的AD值，并输出到串口显示。

9.3.1开发环境与硬件说明

硬件：STM32W108 无线开发板、烟雾传感器、J-LINK调试器、PC机等。

软件：IAR Embedded Workbench开发软件、SimpleMac协议栈。

 

 

 

9.3.2 软件设计与规划

本实例烟雾传感器中用到adc.c中的函数，有StStatus halStartAdcConversion(ADCUser id, ADCReferenceType reference, ADCChannelType channel, ADCRateTyperate)，该函数是开启AD转换功能；其中ADCUser id在adc.h中定义，有三种，本实例中用到ADC_USER_APP；ADCReferenceType reference为参考类型，adc.h中定义，本实例中用ADC_REF_INT，ADCChannelType channel为模拟输入通道，在adc.h中定义，本实例中用到的是PA4作为模拟输入的通道；ADCRateType rate为AD转换频率，在adc.h中定义，本实例中用到的是ADC_CONVERSION_TIME_US_4096，4096us，12个有效位。

无线节点上电首先进行硬件初始化，然后等按键S2被按下，只要S2被按下，无线节点就周期性的进行AD转换。

9.3.3 传感器数据采集程序设计

在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的内容：

其中adc.h中的内容有：

static int16u adcData;             //DMA中的ADC转换结果

 

在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的函数：

在adc.c中的添加函数有：

/************************************************************************** 功能描述：完成对AD转换后数据的获取 输入参数：无 输出参数：AD转换后的16位无符号数 *************************************************************************/ int16u  getData(void) {    int16s data; //存放AD转换后的电压的数值 while ( !(INT_ADCFLAG &  INT_ADCULDFULL));  //无效时，空等待 data=halConvertValueToVolts(adcData);  //将AD转换的电压数据存至data变量中     return (int16u)data; }   /************************************************************************** 功能描述：内部ADC初始化 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ void  halInternalInitAdc(void) {   //初始化状态变量   adcPendingRequests = 0;   adcPendingConversion = NUM_ADC_USERS;   adcCalibrated = FALSE;   adcStaticConfig = ADC_1MHZCLK | ADC_ENABLE;  //初始化配置:1MHz, 低压范围     // 设置所有ADC读取无效   adcReadingValid = 0;     // 关闭ADC   ADC_CFG = 0;  //禁用ADC，关闭HV缓冲区   ADC_OFFSET = ADC_OFFSET_RESET;   ADC_GAIN = ADC_GAIN_RESET;   ADC_DMACFG = ADC_DMARST;   ADC_DMABEG = (int32u)&adcData;   ADC_DMASIZE = 1;   ADC_DMACFG = (ADC_DMAAUTOWRAP | ADC_DMALOAD);     //清空ADC中断，并使能中断   INT_ADCCFG = INT_ADCULDFULL;   INT_ADCFLAG = 0xFFFF;   INT_CFGSET = INT_ADC;     stCalibrateVref();         //校准参考电压 }

 

MQ2.h编写（烟雾传感器）

/***************************************************************** 文件名：MQ2.h 版本号：v1.0 创建日期：2012-4-1 硬件描述：烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3，模拟输出接STM32W芯片的PA4 主要函数描述：MQSetStatus(int32u  status):设置对应引脚；                MQGetStatus()：获得对应端口值                MQGetDCData()：获得烟雾传感器数字输出的值                MQADCInit()：设置PA4为模拟输入状态                MQGetADCStart()：开启AD转换 *****************************************************************/ #ifndef   __MQ_H__ #define   __MQ_H__   //设置MQ2烟雾传感器的数字输出端口与STM32W的PA3端口相连接 #define MBUS PORTA_PIN(3) #define MBUS_INPUT_GPIO  GPIO_PAIN #define MBUS_OUTPUT_GPIO GPIO_PAOUT #define MBUS_GPIO_PIN    PA3_BIT #define MBUS_WAKE_SOURCE 0x00000080 #define MBUS_SET  (GPIO_PASET_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR -GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8))) #define MBUS_CLR  (GPIO_PACLR_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR -GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8)))   extern void MQSetStatus(int32u status);      //设置对应引脚; extern u8 MQGetStatus();          //获得对应端口值 extern u8 MQGetDCData();            //获得烟雾传感器数字输出的值 extern void MQADCInit();    //设置PA4为模拟输入状态 extern void MQGetADCStart();   //开启AD转换 #endif

 

MQ2.c编写（烟雾传感器）

/***************************************************************** 文件名：MQ2.c 版本号：v1.0 创建日期：2012-4-1 硬件描述：烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3，模拟输出接STM32W芯片的PA4 主要函数描述：MQSetStatus(int32u  status):设置对应引脚；                MQGetStatus()：获得对应端口值                MQGetDCData()：获得烟雾传感器数字输出的值                MQADCInit()：设置PA4为模拟输入状态               MQGetADCStart()：开启AD转换 *****************************************************************/ #include PLATFORM_HEADER #include BOARD_HEADER #include "MQ2.h" #include "hal/micro/micro-common.h" #include  "hal/micro/cortexm3/micro-common.h" #include "hal/micro/adc.h" #include "stdio.h" #define LOW 0//低电平 #define HIGH 1//高电平   /************************************************************************** 功能描述：完成对特定端口的设置 输入参数：status：端口参数，高电平或低电平 输出参数：无 *************************************************************************/ void MQSetStatus(int32u status) {      halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_OUT);      if(MBUS/8 < 3)     {                 if(status==HIGH) //设置为高电平              *((volatile int32u *)MBUS_SET) = BIT(MBUS&7);                else  //设置为低电平             *((volatile int32u *)MBUS_CLR) =  BIT(MBUS&7);   } }   /************************************************************************** 功能描述：完成获取对应端口的值 输入参数：无 输出参数：对应端口的值 *************************************************************************/ u8 MQGetStatus() {     return  (MBUS_INPUT_GPIO & (1< }   /************************************************************************** 功能描述：完成对烟雾传感器数字输出的获取 输入参数：无 输出参数：烟雾传感器数字输出值 *************************************************************************/ u8 MQGetDCData() {      halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_IN);      if(MQGetStatus()==0)     {          halCommonDelayMicroseconds(500);   //延时抗干扰             if(MQGetStatus()==0)                 return 0;             else return  1;     } else return  1; }   /************************************************************************** 功能描述：设置PA4端口为模拟输入输出 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ void MQADCInit() {      halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_ANALOG); }   /************************************************************************** 功能描述：完成对给定数字的显示 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ void MQGetADCStart() {         halAdcCalibrate(ADC_USER_APP);   //设置ADC校准 halStartAdcConversion(ADC_USER_APP,ADC_REF_INT,  ADC_SOURCE_ADC4_VREF2,ADC_CONVERSION_TIME_US_4096 ); //开启AD转换，ADC4，转换速率4096 }

9.3.4 测试程序编写

编写测试程序源文件solar-system.c：

/***************************************************************** 文件名：solar-system.c 版本号：v1.0 创建日期：2012-4-1 硬件描述：对于无线节点上烟雾传感器数字输出接PA3，模拟输出接PA4 主要函数描述：main( )函数实现对各个传感器的控制。 *****************************************************************/ #include  PLATFORM_HEADER #include  BOARD_HEADER #include  #include  #include  #include  "error.h" #include  "hal/hal.h" #include  "include/phy-library.h" #include  "hal/micro/cortexm3/iap_bootloader.h" #include  "MQ2.h"

/************************************************************************** 功能描述：完成对某种传感器的检测 输入参数：无 输出参数：无 *************************************************************************/ int  main(void) {    boolean preesed = FALSE;    halInit();//初始化硬件    uartInit(115200, 8, PARITY_NONE, 1); //初始化UART   .   //配置PA4和PA5作为复用输出引脚，用于数据包的跟踪    halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_OUT_ALT);   halGpioConfig(PORTA_PIN(5),GPIOCFG_OUT_ALT);     GPIO_IRQDSEL = PORTB_PIN(2); //连接IRQD到PB2/SC1RXD     //允许IRQD标志位激活任何的IRQD   GPIO_INTCFGD = (3<   INT_GPIOFLAG = INT_IRQDFLAG;   INT_PENDCLR = INT_IRQD;     INTERRUPTS_ON();   halInitLed();   //初始化LED   halInitButton(); //初始化按键   halInternalInitAdc();//内部ADC初始化   MQADCInit(); //烟雾传感器接口初始化   printf("Press S2 to begin ADC  Change\n");   while(TRUE)   {       halCommonDelayMilliseconds(10);       if (halGetButtonStatus(BUTTON_S2) ==  BUTTON_PRESSED||preesed == TRUE)       {         preesed = TRUE;              /********读取烟雾传感器AD值*******************/         MQGetADCStart();                u16 mqacdata=getData();              u8 flag=0;         if(mqacdata&(0x01<<15)!=0)         {             mqacdata=~(mqacdata-1);//负数，2进制补码             flag=1;         }                 if(mqacdata<32768)         {             if(flag==1)             {                             printf("Smoke  -%d\n",mqacdata);             }             else             {                           printf("Current ADC:  %d\n",mqacdata);             }         }          halCommonDelayMilliseconds(2000);//2000ms         }        } }

9.3.5 测试结果及分析

烟雾传感器的模拟输出经过AD转换后的值通过串口发送到PC机，AD转换的电压范围最大为1.2V，AD转换结果如图：

 

操作各传感器时，可以调节烟雾传感器模块上面的滑动变阻器，以改变传感器的灵敏度。

 

 

本文出自《STM32W108嵌入式无线传感器网络》邱铁，夏锋，周玉编著.清华大学出版社，2014年5月