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

l  采样最小时间5.33us188KHz

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。

 

STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例_第1张图片 

 

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 idadc.h中定义,有三种,本实例中用到ADC_USER_APPADCReferenceType reference为参考类型,adc.h中定义,本实例中用ADC_REF_INTADCChannelType 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 rateAD转换频率,在adc.h中定义,本实例中用到的是ADC_CONVERSION_TIME_US_40964096us12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:

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);  //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STM32WPA3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

}

STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例_第2张图片

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PA4PA5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IRQDPB2/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*******************/

        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1.2VAD转换结果如图

STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例_第3张图片

 

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,20145

 

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