SAM4E单片机之旅——18、通过AFEC(ADC)获取输入的电压
很多时候，一个电压不仅仅需要定性（高电平或者低电平），而且要定量（了解具体电压的数值）。这个时候就可以用到模数转换器（ADC）了。这次的内容是测量开发板搭载的滑动变阻器（VR1）的电压，然后把ADC转换的结果通过UART打印出来。同时，也简单介绍了校准的方法。
SAM4E芯片中，ADC是由AFEC管理的。同时，AFEC可以使用一个多路复用器以选择需要转换的信号的通道，也可以通过平均多次ADC转换的结果以提高转换精确度。
一、 电路图
通过顺时针方向旋转该变阻器，PB1引脚电压将变大，其电压变化范围为0—3.3V。使用的AFEC为AFEC0，通道编号为5。
通过JP3可以选择参考电压的大小。默认情况下，参考电压为3.3 V。
需要注意的是，而在JP3短接2、3脚时，参考电压为3.0 V。
二、 ADC电气特性
该AFEC有效的时钟范围为1—20 MHz，最大采样频率是1 MHz。同时也需记下启动、跟踪、设置等时间，这在使用AFEC时会用到。另外，传送时间在芯片手册中没有详细说明，只说明将TRANSFER字段设置为1。
由于需要使用较高波特率进行UART通信，所以将MCK设置为96 MHz。在此情况下，能设置的最高的AFEC时钟频率为16 MHz（将AFEC_MR的PRESCAL参数设置为2），即每个AFEC时钟的周期为62.5 ns。
由此可以计算出，从关闭状态下，完全启动AFEC最多需要512个AFEC时钟。在实际应用中，这个数字可以减小。
三、 AFEC初始化
准备工作为将MCK设置为96 MHz，开启UART并让printf通过UART输出。
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PMC及GPIO设置。
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AFEC工作模式。有两个寄存器可以设置AFEC的工作模式：
AFEC0->AFEC_MR = AFEC_MR_TRGEN_DIS // 关闭硬件触发 | AFEC_MR_SLEEP // 转换完成后进入睡眠模式 | AFEC_MR_PRESCAL(2) // AFEC CLK = 96M / 6 = 16 M | AFEC_MR_STARTUP_SUT512 // MAX 32 us | AFEC_MR_SETTLING_AST3 // MIN 100 ns | AFEC_MR_ANACH_ALLOWED | AFEC_MR_TRACKTIM(2) // MIN 160 ns | AFEC_MR_TRANSFER(1) | AFEC_MR_USEQ_NUM_ORDER ; AFEC0->AFEC_EMR = AFEC_EMR_RES_NO_AVERAGE // 进行 12bit 采样 ;
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设置增益参数及关闭差分模式：
AFEC0->AFEC_CGR = AFEC_CGR_GAIN5(0); AFEC0->AFEC_DIFFR &= ~((uint32_t)1 << 5); // 不使用差分模式
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启用通道：
AFEC0->AFEC_CHER = AFEC_CHER_CH5;
四、 实现
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转换指定通道的输入
uint16_t GetADCValue(int ch) { // 软触发以开始转换 AFEC0->AFEC_CR = AFEC_CR_START; // 等待转换完成（通过查询相应的EOC位判断转换是否完成） while ((AFEC0->AFEC_ISR & (1<<ch) )== 0); // 设置通道选择寄存器，使AFEC_CDR显示指定通道的转换结果 AFEC0->AFEC_CSELR = AFEC_CSELR_CSEL(ch); return AFEC0->AFEC_CDR; } -
轮询滑动变阻器的电压，并在电压波动超过指定阀值时打印出当前电压。
const int min_diff = 10; // 阀值 int diff; uint16_t adcv; // ADC转换的结果 uint16_t last_adcv = ~0; while(1){ adcv = GetADCValue(5); //判断电压波动是否超过阀值 diff = (int32_t)adcv - last_adcv; if (!(diff > (-min_diff) && diff < min_diff)) { last_adcv = adcv; printf("%d\n\r", (int)adcv); } // 等待 for (volatile int i=0; i< 0xFFFF; ++i); }
五、 校准
在运行该示例时，发现当滑动变阻器VR1逆时钟旋至极限，即PB1引脚电压为0V时，ADC的输出为2048左右。而当PB1电压约为3.3 V的一半时，ADC输出值约为4095——即达到输出的最大值。
可以推测出存在一个约为2048的偏移误差。这个误差在一个ASF的示例中被提及：“AFEC内部的偏移为0x800……”。所以我们需要对此进行校准：
AFEC0->AFEC_CSELR = 5; //AFEC内部偏移为 0x800 //该校准在参考电压为3.3V 时有效 AFEC0->AFEC_COCR = AFEC_COCR_AOFF(0x800);
AFEC_COCR的寄存器是作用于AFEC内部的DAC的：
同时，通过该模块图也可以知道增益与偏移校准作用于输入V的方式如下：
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偏移电压：
V_offset = ( offset / 4096 ) * V_ref
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ADC进行转换的电压：
V_adc_in = ( V – V_offset) * gain
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最后，将转换的数值加上0x800。
