ESP32ADC采样率配置（基于ESP-IDF）
最近要使用ESP32进行ADC采样，需要对ESP32的ADC采样率进行设置，查阅后发现网上这方面的资料非常少，所以把配置过程写下来以供大家参考
文章目录
- 一、ESP32的ADC外设
- 二、示例代码修改
- 三、ADC采样率获取
- 四、采样率配置
- 五、实验验证
- 六、可能出现的问题
一、ESP32的ADC外设
打开ESP32的技术规格书第34页，可见ESP32具有2个12位的逐次逼近型ADC，他有RTC和DIG两个控制器，其中RTC控制器最大采样率为200KSPS，DIG控制器为2MSPS,如果我们需要采样频率较高的信号，就必须使用DIG控制器。
打开ESP32的技术参考手册第577页找到DIG控制器，可见我们为了追求最大的采样率，应该考虑使用DMA配合ADC使用。
二、示例代码修改
打开ESP-IDF的官方ADC_DMA示例程序，这里我用的是VSCODE+ESP-IDF（v4.4）插件，由于我使用的是ESP32芯片，所以我将所有用于适配其他芯片部分的代码删除，删除后的示例代码如下：
#include 三、ADC采样率获取
首先ADC的采样率等于单位时间采样的点数，所以需要定义一个变量为countNum，这个变量用于累计单位时间的采样点的个数，把countNum放到ADC采样部分，每完成一次ADC采样就加一，使用freertos中的任务创建函数xTaskCreate(countTask, “countTask”, 1024 * 10, NULL, 2, NULL);，在这个函数中，使用死循环，每间隔一秒打印一次countNum的值，因为这个任务与ADC采样并行运行，所以countNum即为ADC的采样率，代码如下
void countTask(void *param)//创建获取采样率任务
{
while (1)
{
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
printf("{count}%d\n", countNum);
countNum = 0;
}
}
adc_digi_read_bytes(result, TIMES, &ret_num, ADC_MAX_DELAY);//ADC采样数据读取
for (int i = 0; i < ret_num; i += ADC_RESULT_BYTE)
{
adc_digi_output_data_t *p = (void *)&result[i];
value[i] = p->type1.data;
// ESP_LOGI(TAG, "%d", p->type1.data);
// printf("{value}%d\n", p->type1.data);
countNum++;//采样率计数
// vTaskDelay(10/ portTICK_PERIOD_MS);
}
四、采样率配置
对ESP32ADC的配置实际上就是对ADC的DIG控制器的配置，在adc.h中可以找到adc_digi_init_config_t和adc_digi_configuration_t结构体的定义，修改这些结构体中的成员就可以改变ADC的相关参数。
typedef struct adc_digi_init_config_s {
uint32_t max_store_buf_size; ///< Max length of the converted data that driver can store before they are processed.
uint32_t conv_num_each_intr; ///< Bytes of data that can be converted in 1 interrupt.
uint32_t adc1_chan_mask; ///< Channel list of ADC1 to be initialized.
uint32_t adc2_chan_mask; ///< Channel list of ADC2 to be initialized.
} adc_digi_init_config_t;
typedef struct {
bool conv_limit_en; ///< To limit ADC conversion times. Conversion stops after finishing `conv_limit_num` times conversion
uint32_t conv_limit_num; ///< Set the upper limit of the number of ADC conversion triggers. Range: 1 ~ 255.
uint32_t pattern_num; ///< Number of ADC channels that will be used
adc_digi_pattern_config_t *adc_pattern; ///< List of configs for each ADC channel that will be used
uint32_t sample_freq_hz; /*!< The expected ADC sampling frequency in Hz. Range: 611Hz ~ 83333Hz
Fs = Fd / interval / 2
Fs: sampling frequency;
Fd: digital controller frequency, no larger than 5M for better performance
interval: interval between 2 measurement trigger signal, the smallest interval should not be smaller than the ADC measurement period, the largest interval should not be larger than 4095 */
adc_digi_convert_mode_t conv_mode; ///< ADC DMA conversion mode, see `adc_digi_convert_mode_t`.
adc_digi_output_format_t format; ///< ADC DMA conversion output format, see `adc_digi_output_format_t`.
} adc_digi_configuration_t;
我在初始化代码中做出了如下修改
（1）增大max_store_buf_size使得ADC一次可以采集更多的点数
（2）增加TIMES的值，方便观察现象
（3）修改sample_freq_hz，即修改采样率，最大可到达2000000hz
adc_digi_init_config_t adc_dma_config = {
.max_store_buf_size = 4096,//最大采样缓存
.conv_num_each_intr = TIMES,
.adc1_chan_mask = adc1_chan_mask,
.adc2_chan_mask = adc2_chan_mask,
};
adc_digi_configuration_t dig_cfg = {
.conv_limit_en = ADC_CONV_LIMIT_EN,
.conv_limit_num = 250,
.sample_freq_hz = 100000, //采样率
.conv_mode = ADC_CONV_MODE,
.format = ADC_OUTPUT_TYPE,
};
最后附上完整代码
#include 五、实验验证
首先将采样率配置为1000000hz，即sample_freq_hz = 100000，将esp32与信号发生器连接，信号发生器设置频率为1kHz，一次采样点数为1000，按下复位键开始一次采样1000个点，存入数组中，接着将数组中的值输出至串口绘图软件观察
可见esp32采样到了10个波形，这说明adc的采样率已经配置为了100000hz
六、可能出现的问题
（1）不能将串口输出与ADC采集放在同一个循环中，否则ADC采样率会被串口发送程序拉低，必须独立开。
（2）对于ESP32来说，最好先关闭看门狗，防止ADC读取数据时重启。
（3）数组建立时前面必须加上static，否则单片机内存会爆炸。
（4）rtc控制器与dig控制器最大的区别在于采样率，dig可以配合DMA达到非常高的采样率，但是无法将采样率配置的很低，rtc控制器则相反，可以根据需要使用不同的控制器。
（5）如果将sample_freq_hz = 200000，会发现countNum并不是200000，这是正常现象，因为freertos的多任务系统会降低采样率，但得益于ESP32的240MHz主频，影响一般不大。
（6）ADC2无法和WiFi同时使用。