ESPIDF-ADC

概述

ESP32 集成了 2 个 12-bit SAR（逐次逼近寄存器） ADC，共支持 18 个模拟通道输入。为了实现更低功耗，ESP32 的 ULP 协处理器也可以在睡眠方式下测量电压，此时，可通过设置阈值或其他触发方式唤醒 CPU。
通过适当的设置，最多可配置 18 个管脚的 ADC，用于电压模数转换。

ADC通道

1. ADC1

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   /**** `adc1_channel_t` will be deprecated functions, combine into `adc_channel_t` ********/ typedef enum { ADC1_CHANNEL_0 = 0, /*!< ADC1 channel 0 is GPIO36 */ ADC1_CHANNEL_1, /*!< ADC1 channel 1 is GPIO37 */ ADC1_CHANNEL_2, /*!< ADC1 channel 2 is GPIO38 */ ADC1_CHANNEL_3, /*!< ADC1 channel 3 is GPIO39 */ ADC1_CHANNEL_4, /*!< ADC1 channel 4 is GPIO32 */ ADC1_CHANNEL_5, /*!< ADC1 channel 5 is GPIO33 */ ADC1_CHANNEL_6, /*!< ADC1 channel 6 is GPIO34 */ ADC1_CHANNEL_7, /*!< ADC1 channel 7 is GPIO35 */ ADC1_CHANNEL_MAX, } adc1_channel_t;

2. ADC2

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   /**** `adc2_channel_t` will be deprecated functions, combine into `adc_channel_t` ********/ typedef enum { ADC2_CHANNEL_0 = 0, /*!< ADC2 channel 0 is GPIO4 (ESP32), GPIO11 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_1, /*!< ADC2 channel 1 is GPIO0 (ESP32), GPIO12 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_2, /*!< ADC2 channel 2 is GPIO2 (ESP32), GPIO13 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_3, /*!< ADC2 channel 3 is GPIO15 (ESP32), GPIO14 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_4, /*!< ADC2 channel 4 is GPIO13 (ESP32), GPIO15 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_5, /*!< ADC2 channel 5 is GPIO12 (ESP32), GPIO16 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_6, /*!< ADC2 channel 6 is GPIO14 (ESP32), GPIO17 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_7, /*!< ADC2 channel 7 is GPIO27 (ESP32), GPIO18 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_8, /*!< ADC2 channel 8 is GPIO25 (ESP32), GPIO19 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_9, /*!< ADC2 channel 9 is GPIO26 (ESP32), GPIO20 (ESP32-S2) */ ADC2_CHANNEL_MAX, } adc2_channel_t;

注意：ADC2 模块也被 Wi-Fi 使用，当它们一起使用时，有一个会被抢占，导致 adc2_get_raw() 可能会被阻塞，直到 Wi-Fi 停止。即 ADC2 不能与 WIFI 同时使用。

捕获宽度

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ADC_WIDTH_BIT_9  = 0, /*!< ADC capture width is 9Bit. */
ADC_WIDTH_BIT_10 = 1, /*!< ADC capture width is 10Bit. */
ADC_WIDTH_BIT_11 = 2, /*!< ADC capture width is 11Bit. */
ADC_WIDTH_BIT_12 = 3, /*!< ADC capture width is 12Bit. */

ADC衰减

ADC模块 能读取电压的范围（量程）有限，因此我们一般给某个 ADC 通道配置一定的衰减，使其读取更大的电压。但是，更大的量程会导致更小的精度。因此根据 ADC 的应用场景，选择适当的衰减级别十分必要。

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/**
 * @brief ADC attenuation parameter. Different parameters determine the range of the ADC. See ``adc1_config_channel_atten``.
 */
typedef enum {
    ADC_ATTEN_DB_0   = 0,  /*!<No input attenumation, ADC can measure up to approx. 800 mV. */
    ADC_ATTEN_DB_2_5 = 1,  /*!<The input voltage of ADC will be attenuated extending the range of measurement by about 2.5 dB (1.33 x) */
    ADC_ATTEN_DB_6   = 2,  /*!<The input voltage of ADC will be attenuated extending the range of measurement by about 6 dB (2 x) */
    ADC_ATTEN_DB_11  = 3,  /*!<The input voltage of ADC will be attenuated extending the range of measurement by about 11 dB (3.55 x) */
    ADC_ATTEN_MAX,
} adc_atten_t;

说明：

• Atten = 3 时，测量值大于 3,000（电压值约为 2,450 mV）之后，精度会降低。
• 使用过滤器多次采样或计算平均值可以获得更好的 DNL（差分非线性） 结果。
• 默认情况下，芯片之间的测量差异会有 ±6%。ESP-IDF 提供了对 ADC1 的多种校准方法。

使用 ADC1

对于 ADC1 我们主要使用3个 API 函数：

• esp_err_t adc1_config_width(adc_bits_width_t width_bit); 配置ADC1所有通道的捕获宽度。
• esp_err_t adc1_config_channel_atten(adc1_channel_t channel, adc_atten_t atten); 配置ADC1某个通道的衰减。
• int adc1_get_raw(adc1_channel_t channel); 读取 1 次 ADC 值。

示例：使用 ADC1 单次读取 channel 0 （GPIO36），位宽 12 BIT，衰减 11 db

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adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12);
adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0,ADC_ATTEN_DB_11);
int val = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_0);

使用 ADC2

对于 ADC2 我们主要使用3个 API 函数：

• esp_err_t adc2_config_channel_atten(adc2_channel_t channel, adc_atten_t atten); 配置 ADC2 的衰减.
• esp_err_t adc2_get_raw(adc2_channel_t channel, adc_bits_width_t width_bit, int *raw_out); 该函数有两个参数，返回值不是直接返回测量值，测量值需要用指针从参数中获取。

示例：

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int read_raw;
adc2_config_channel_atten( ADC2_CHANNEL_7, ADC_ATTEN_0db );
esp_err_t err = adc2_get_raw( ADC2_CHANNEL_7, ADC_WIDTH_12Bit, &read_raw);
// 判断读取是否成功
if (err == ESP_OK) 
{
    printf("读取到的值为：%d\n", read_raw );
} 
else if ( r == ESP_ERR_TIMEOUT ) 
{
    printf("ADC2 被占用\n");
}

参考链接

• 参考链接1