STC8H开发(三): 基于FwLib_STC8的模数转换ADC介绍和演示用例说明
目录
- STC8H开发(一): 在Keil5中配置和使用FwLib_STC8封装库(图文详解)
- STC8H开发(二): 在Linux VSCode中配置和使用FwLib_STC8封装库(图文详解)
- STC8H开发(三): 基于FwLib_STC8的模数转换ADC介绍和演示用例说明
- STC8H开发(四): FwLib_STC8 封装库的介绍和使用注意事项
- STC8H开发(五): SPI驱动nRF24L01无线模块
- STC8H开发(六): SPI驱动ADXL345三轴加速度检测模块
- STC8H开发(七): I2C驱动MPU6050三轴加速度+三轴角速度检测模块
- STC8H开发(八): NRF24L01无线传输音频(对讲机原型)
- STC8H开发(九): STC8H8K64U模拟USB HID外设
- STC8H开发(十): SPI驱动Nokia5110 LCD(PCD8544)
- STC8H开发(十一): GPIO单线驱动多个DS18B20数字温度计
- STC8H开发(十二): I2C驱动AT24C08,AT24C32系列EEPROM存储
- STC8H开发(十三): I2C驱动DS3231高精度实时时钟芯片
- STC8H开发(十四): I2C驱动RX8025T高精度实时时钟芯片
前面介绍了在Keil5和PlatformIO环境下使用FwLib_STC8, 接下来以STC8H系列为主, 结合demo中的演示用例介绍ADC(模数转换)
STC8G和STC8H的ADC模数转换
STC8G和STC8H的ADC部分在寄存器设置上基本上一致, 但是不同型号对应的通道编号, 通道数量和精度有区别
通道数量和精度
对应STC8G/STC8H的各个系列的通道数量和精度如下.
产品线 | ADC 分辨率 | ADC 通道数 |
---|---|---|
STC8H1K08 系列 | 10 位 | 9 通道 |
STC8H1K28 系列 | 10 位 | 12 通道 |
STC8H3K64S4 系列 | 12 位 | 12 通道 |
STC8H3K64S2 系列 | 12 位 | 12 通道 |
STC8H8K64U 系列 | 12 位 | 15 通道 |
STC8H2K64T 系列 | 12 位 | 15 通道 |
STC8H4K64TLR 系列 | 12 位 | 15 通道 |
STC8H4K64TLCD 系列 | 12 位 | 15 通道 |
STC8H4K64LCD 系列 | 12 位 | 15 通道 |
通道的选择使用寄存器ADC_CONTR
的低4位, 对应STC8G/STC8H的各个系列, 这个寄存器的数值对应的通道如下
STC8H1K28 | STC8H1K08 | STC8H3K64S4 STC8H3K64S2 |
STC8H8K64U STC8H2K64T STC8H4K64TLR |
STC8H4K64TLCD STC8H4K64LCD |
STC8G1K08A | STC8G1K08 STC8G1K08T |
STC8G2K64S4 STC8G2K64S2 |
|
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0000 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P3.0/ADC0 | P1.0/ADC0 | P1.0/ADC0 |
0001 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P3.1/ADC1 | P1.1/ADC1 | P1.1/ADC1 |
0010 | P1.2/ADC2 | N/A | P1.2/ADC2 | P5.4/ADC2 | P5.4/ADC2 | P3.2/ADC2 | P1.2/ADC2 | P1.2/ADC2 |
0011 | P1.3/ADC3 | N/A | N/A | P1.3/ADC3 | P1.3/ADC3 | P3.3/ADC3 | P1.3/ADC3 | P1.3/ADC3 |
0100 | P1.4/ADC4 | N/A | N/A | P1.4/ADC4 | P1.4/ADC4 | P5.4/ADC4 | P1.4/ADC4 | P1.4/ADC4 |
0101 | P1.5/ADC5 | N/A | N/A | P1.5/ADC5 | P1.5/ADC5 | P5.5/ADC5 | P1.5/ADC5 | P1.5/ADC5 |
0110 | P1.6/ADC6 | N/A | P1.6/ADC6 | P1.6/ADC6 | P6.2/ADC6 | N/A | P1.6/ADC6 | P1.6/ADC6 |
0111 | P1.7/ADC7 | N/A | P1.7/ADC7 | P1.7/ADC7 | P6.3/ADC7 | N/A | P1.7/ADC7 | P1.7/ADC7 |
1000 | P0.0/ADC8 | P3.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | P0.0/ADC8 | N/A | P3.0/ADC8 | P0.0/ADC8 |
1001 | P0.1/ADC9 | P3.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | P0.1/ADC9 | N/A | P3.1/ADC9 | P0.1/ADC9 |
1010 | P0.2/ADC10 | P3.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | P0.2/ADC10 | N/A | P3.2/ADC10 | P0.2/ADC10 |
1011 | P0.3/ADC11 | P3.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | P0.3/ADC11 | N/A | P3.3/ADC11 | P0.3/ADC11 |
1100 | N/A | P3.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | P0.4/ADC12 | N/A | P3.4/ADC12 | P0.4/ADC12 |
1101 | N/A | P3.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | P0.5/ADC13 | N/A | P3.5/ADC13 | P0.5/ADC13 |
1110 | N/A | P3.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | P0.6/ADC14 | N/A | P3.6/ADC14 | P0.6/ADC14 |
1111 | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref | 1.19Vref |
转换结果的对齐格式
ADC采样的精度实际上是不能设置的, 采样都是用的当前型号的最大精度, 结果存储在[ADC_RES, ADC_RESL]这两个寄存器. 为方便不同场合使用不同精度的结果, 可以将结果设置为左对齐或右对齐.
- 当设置为左对齐时, 可以只取ADC_RES的值(8位), 忽略最后两位.
- 当设置位右对齐时, 根据实际的精度, 可以取ADC_RES的低4位(12位精度)或低2位(10位精度), 加上ADC_RESL得到最终结果.
转换的时间消耗
一个完整的 ADC 转换时间为 = Tsetup + Tduty + Thold + Tconvert
- Tsetup: 转换的通道切换时间, 可以设置为1个或2个ADC时钟周期
- Tduty: 转换的采样时间, 默认是最低的11个ADC时钟, 最高为32个ADC时钟周期
- Thold: 通道选择的保持时间, 可以选择1, 2, 3, 4个ADC时钟周期
- Tconvert: 转换时间是固定的, 10bit精度是10个ADC时钟, 12bit精度是12个ADC时钟
以上的时间单位都是ADC时钟周期, 每个ADC时钟周期占用系统时钟(SYSCLK)的数量是可以设置的, 使用ADCCFG
寄存器的低三位, 可以设置为最低2个系统时钟周期到最高32个系统时钟周期
对于转换的最高频率, DS上写了全局限制
- 10 位 ADC 的速度不能高于 500KHz
- 12 位 ADC 的速度不能高于 800KHz
- 转换的采样时间不能小于 10,建议设置为 15
硬件连线
STC8G/STC8H的ADC硬件连线有两种: 带AVcc,AGrnd和不带AVcc,AGrnd
带 AVcc,AGrnd
高端型号STC8H3K64S2系列, 例如会带这两个pin脚, 分别对应的是转换目标的电压参考值和对地参考值. 对于普通使用, 这两个可以直接接到VCC和GND, 连线为
AGrnd -> GND AVcc -> VCC AVref -> VCC Vcc -> VCC Gnd -> GND ADC1 -> 采样点
不带 AVcc,AGrnd
低端型号以及STC8G系列不带这两个pin, 只需要接AVref, 采样点与MCU共地连接, 连线为
AVref -> VCC Vcc -> VCC Gnd -> GND ADC1 -> Test voltage
演示用例说明
以下演示用例, 基于 FwLib_STC8, 源代码位于 FwLib_STC8/demo/adc 目录, 可以自行下载或查看. 因为版本演变, 代码可能与仓库中的代码有出入, 以仓库中的最新版本为准.
关于如何运行演示用例, 可以参考前面介绍的Keil C51和VSCode PlatformIO的配置说明
使用ADC1进行8位ADC转换, 主动查询(polling)方式
下面的例子, 使用主动查询的方式每隔0.1秒对P1.1口进行ADC转换, 精度8位, 将结果输出至串口
main.c代码
#include "fw_hal.h" void main(void) { uint8_t res; // 调整系统频率, 如果使用STC-ISP设定频率, 需要将这行注释掉 SYS_SetClock(); // 用于结果输出 UART1_Config8bitUart(UART1_BaudSource_Timer2, HAL_State_ON, 115200); // 将 ADC1(GPIO P1.1) 设为高阻输入 GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_Input_HIP); // 使用通道: ADC1 ADC_SetChannel(0x01); // 设置ADC时钟 = SYSCLK / 2 / (1+1) = SYSCLK / 4 ADC_SetClockPrescaler(0x01); // 设置结果左对齐, 只需要取值 ADC_RES ADC_SetResultAlignmentLeft(); // 开启ADC电源 ADC_SetPowerState(HAL_State_ON); while(1) { // 开始转换 ADC_Start(); // 等待两个系统时钟 NOP(); NOP(); // 检查转换结果标志位是否置位 while (!ADC_SamplingFinished()); // 清除结果标志位 ADC_ClearInterrupt(); // 读取结果 res = ADC_RES; // 通过串口1输出 UART1_TxString("Result: "); UART1_TxHex(res); UART1_TxString("\r\n"); // 等待100ms后再次进行转换 SYS_Delay(100); } }
使用ADC1进行10位/12位ADC转换, 中断(interrupt)方式
下面的例子, 使用中断的方式对P1.1口进行ADC连续转换, 精度10位(或12位, MCU型号不同精度不同), 每隔0.1秒将结果输出至串口
#include "fw_hal.h" // 16位变量用于记录转换结果 uint16_t res; // 处理中断的方法, 使用宏定义保证Keil C51和SDCC的兼容性 INTERRUPT(ADC_Routine, EXTI_VectADC) { // 先清除中断位 ADC_ClearInterrupt(); // 结果低8位 res = ADC_RESL; // 结果高8位 res |= (ADC_RES & 0x0F) << 8; // 再次启动, 使得ADC连续转换, ADC_Start(); } void main(void) { // 设置系统频率 SYS_SetClock(); // 结果输出 UART1_Config8bitUart(UART1_BaudSource_Timer2, HAL_State_ON, 115200); // 设置P11高阻输入模式 GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_Input_HIP); // 使用通道: ADC1 ADC_SetChannel(0x01); // ADC时钟 = SYSCLK / 2 / (1+15) = SYSCLK / 32 ADC_SetClockPrescaler(0x0F); // 右对齐, 方便转换为双字节的结果 ADC_SetResultAlignmentRight(); // 开启全局中断和ADC中断 EXTI_Global_SetIntState(HAL_State_ON); EXTI_ADC_SetIntState(HAL_State_ON); // 开启ADC电源 ADC_SetPowerState(HAL_State_ON); // 开始ADC转换 ADC_Start(); while(1) { // 转换结果输出 UART1_TxString("Result: "); UART1_TxHex(res >> 8); UART1_TxHex(res & 0xFF); UART1_TxString("\r\n"); SYS_Delay(100); } }
使用ADC1, ADC2双通道进行转换, 中断(interrupt)方式
下面介绍一个更实用的例子, 中断形式进行多通道ADC转换, 可以用于无线小车遥控, 双声道音频采样等
#include "fw_hal.h" // 用于记录当前采样的通道编号 uint8_t pos; // 记录各通道的采样结果 uint16_t res[2]; // 中断处理方法 INTERRUPT(ADC_Routine, EXTI_VectADC) { ADC_ClearInterrupt(); // 记录采样结果 res[pos] = ADC_RESL; res[pos] |= (ADC_RES & 0x0F) << 8; // 切换到下一个通道 pos = (pos+1) & 0x1; if (pos == 0) { /** * 在采样频率较高时, 加上这两句能提高精度. 其机制是切换到开漏模式清除采样口上的残留电压 GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_InOut_OD); GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1, GPIO_Mode_Input_HIP); */ ADC_SetChannel(0x01); } else { /** * Uncomment these lines in high speed ADC GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_2, GPIO_Mode_InOut_OD); GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_2, GPIO_Mode_Input_HIP); */ ADC_SetChannel(0x02); } ADC_Start(); } // 下面的代码和前面的基本上是一样的, 就不详细注释了 void main(void) { SYS_SetClock(); // For debug print UART1_Config8bitUart(UART1_BaudSource_Timer2, HAL_State_ON, 115200); // Channel: ADC1 ADC_SetChannel(0x01); // ADC Clock = SYSCLK / 2 / (1+15) = SYSCLK / 32 ADC_SetClockPrescaler(0x0F); // Right alignment, high 2-bit in ADC_RES, low 8-bit in ADC_RESL ADC_SetResultAlignmentRight(); // Enable interrupts EXTI_Global_SetIntState(HAL_State_ON); EXTI_ADC_SetIntState(HAL_State_ON); // Turn on ADC power ADC_SetPowerState(HAL_State_ON); // Set ADC1(P1.1), ADC2(P1.2) HIP GPIO_P1_SetMode(GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2, GPIO_Mode_Input_HIP); // Start ADC ADC_Start(); while(1) { UART1_TxString("Result: "); UART1_TxHex(res[0] >> 8); UART1_TxHex(res[0] & 0xFF); UART1_TxChar(' '); UART1_TxHex(res[1] >> 8); UART1_TxHex(res[1] & 0xFF); UART1_TxString("\r\n"); SYS_Delay(100); } }
结束
以上就是STC8H使用FwLib_STC8封装库进行ADC转换的演示用例说明. 在实际使用中, 主动查询(polling)方式下的延时时间精度不高,
如果对采样的时间间隔精度有要求, 建议使用中断的形式.
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】凌霞软件回馈社区,博客园 & 1Panel & Halo 联合会员上线
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】博客园社区专享云产品让利特惠,阿里云新客6.5折上折
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· 一个费力不讨好的项目,让我损失了近一半的绩效!
· 清华大学推出第四讲使用 DeepSeek + DeepResearch 让科研像聊天一样简单!
· 实操Deepseek接入个人知识库
· 易语言 —— 开山篇
· 【全网最全教程】使用最强DeepSeekR1+联网的火山引擎,没有生成长度限制,DeepSeek本体
2017-01-09 PAC(Proxy Auto Config)代理自动配置文件的编写
2016-01-09 用Javascript判断访问来源操作系统, 设备, 浏览器类型
2016-01-09 Nginx 启用 https