ADC 使用与配置指南

1. 概述

ADC（模数转换器）用于将模拟信号（如传感器输出、电池电压等）转换为数字信号。

通道数量：共 8 个通道（通道 0 ~ 7）。
特殊通道：在 SF32LB52x 系列中，通道 7 固定用于电池电压检测（VBAT 经电阻分压后输入）。

数据处理：ADC 输出值需结合硬件分压网络和软件校准值，才能计算出实际电压。

2. 芯片型号与参数对比

不同型号芯片的 ADC 参数存在显著差异，请根据实际硬件选型参考以下配置：

特性	SF32LB55x	SF32LB56x / 58x / 52x / 57x
采样位宽	10 bit	12 bit
采样精度	3~4 mV	1~2 mV
最大采样电压	1.1 V	3.3 V
推荐外部分压电阻	1000k / 220k	470k / 1000k
RC 稳定时间	157 ms	200 ms

💡 提示：请务必根据上述参数选择合适的外部分压电阻，以确保输入电压不超过 ADC 的最大采样电压，防止损坏芯片。

3. ADC 校准机制

由于制造工艺差异，ADC 实际电压与理想电压存在偏差。系统通过出厂校准值进行补偿。

校准原理：软件读取芯片出厂校准值，用于修正测量结果。
精度影响：外部分压电阻的精度直接影响最终测量精度。
产线建议：建议在客户产线进行分压网络的单独校准，以消除电阻误差。

ADC分压电阻示意图

4. 供电与参考电压 (AVDD & VREF)

ADC 仅有一路模拟电源，配置需严格遵守以下规范：

AVDD33_ANA：3.3V 模拟电源，必须稳定接入。
GPADC_VREF：内部参考电压引脚，非独立供电域。

不同平台对 GPADC_VREF 的处理方式不同：

部分平台：将 GPADC_VREF 外接电容接地。
部分平台：无外部引出端，仅由内部参考电压提供。

⚠️ 重要警告：ADC 的供电电源必须接入 AVDD33_ANA，严禁直接将电源加到 GPADC_VREF 引脚上。

ADC模拟电源与参考电压

5. 引脚 (PAD) 配置

ADC 引脚通常通过设置 PIN 为模拟功能来配置。

5.1 通用配置示例

// 通用模拟引脚设置
HAL_PIN_Set_Analog(PAD_PB08, 0);
HAL_PIN_Set_Analog(PAD_PB13, 0);

5.2 SF32LB55x 专用配置

在 SF32LB55x 上，可直接将 PIN 映射到具体 GPADC 通道：

HAL_PIN_Set(PAD_PB08, GPADC_CH0, PIN_NOPULL, 0);
HAL_PIN_Set(PAD_PB13, GPADC_CH3, PIN_NOPULL, 0);

5.3 ADC PAD 通道分布表

不同型号芯片的引脚映射关系如下：

通道	GPADC_CH0	GPADC_CH1	GPADC_CH2	GPADC_CH3	GPADC_CH4	GPADC_CH5	GPADC_CH6	GPADC_CH7	GPADC_CH8	GPADC_CH9	GPADC_CH10	GPADC_CH11
SF32LB55x	PB08	PB10	PB12	PB13	PB16	PB17	PB18	PB19	-	-	-	-
SF32LB52x	PA28	PA29	PA30	PA31	PA32	PA33	PA34	BAT	-	-	-	-
SF32LB56x	PB22	PB23	PB24	PB25	PB26	PB27	PB28	PB32	-	-	-	-
SF32LB57x	PA28	PA29	PA30	PA31	PA32	PA33	PA34	PA35	PA36	PA37	PA38	BAT
SF32LB58x	PB32	PB33	PB34	PB35	PB36	PB37	PB38	PB39	-	-	-	-

6. 软件使用接口

系统默认将 ADC 注册为电池电压设备，设备名为 bat1。

6.1 设备接口调用 (RT-Thread)

uint32_t chnl = 1; // 指定通道
uint32_t value;
rt_device_t dev = rt_device_find("bat1");

if (dev) {
    rt_device_open(dev, RT_DEVICE_FLAG_RDONLY);
    rt_device_control(dev, RT_ADC_CMD_ENABLE, (void *)chnl);
    rt_device_read(dev, chnl, &value, 1);
}

6.2 HAL 接口调用

若使用 HAL 库，可直接通过以下接口获取原始值：

HAL_ADC_GetValue(channel);

7. 电压计算与校准

ADC 值与输入电压呈线性关系。实际电压计算公式如下：

\[ V_{real} = (Value_{adc} - Offset) \times Ratio \]

其中：

Offset：寄存器值对应 0V 时的偏移量。
Ratio：每增加一个寄存器值对应的电压增量（斜率）。

7.1 校准方法

通过两个已知电压点确定参数（建议避免使用 0V 或最大电压作为校准点）：

输入两个准确且稳定的电压值（55x: 0.3V 和 0.8V, 56x/52x/58x/57x: 1.0V 和 2.5V）。
读取对应的 ADC 寄存器值。
计算斜率和偏移。
保存参数供后续使用。

7.2 参考代码实现

// 全局变量定义
static uint32_t adc_vol_offset = 200;
static uint32_t adc_vol_ratio = 3930;
#define ADC_RATIO_ACCURATE 1000

// 将 ADC 值转换为毫伏 (mV)
int sifli_adc_get_mv(uint32_t value) {
    return (value - adc_vol_offset) * adc_vol_ratio / ADC_RATIO_ACCURATE;
}

// 校准函数
int sifli_adc_calibration(uint32_t value1, uint32_t value2,
                          uint32_t vol1, uint32_t vol2,
                          uint32_t *offset, uint32_t *ratio) {
    uint32_t gap1, gap2;

    if (offset == NULL || ratio == NULL) return 0;

    gap1 = (value1 > value2) ? (value1 - value2) : (value2 - value1);
    gap2 = (vol1 > vol2) ? (vol1 - vol2) : (vol2 - vol1);

    if (gap1 == 0) return 0;

    *ratio = gap2 * ADC_RATIO_ACCURATE / gap1;
    adc_vol_ratio = *ratio;

    *offset = value1 - (vol1 * ADC_RATIO_ACCURATE / adc_vol_ratio);
    adc_vol_offset = *offset;

    return adc_vol_offset;
}