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
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
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
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: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;
}