[单片机框架][bsp层][nrf52832][nrf52840][nrf52810][nrf52820][bsp_adc] ADC/SSADC配置和使用

SAADC -逐次逼近模拟-数字转换器

ADC是一种差分逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器。
以下是SAADC的主要特点:

• 8/10/12位分辨率，带过采样的14位分辨率
• 多达8个输入通道
• 单端输入一个通道，差分输入两个通道
• 扫描模式可以配置单端通道和差分通道。
• 满量程输入范围(0到VDD)
• 通过软件或PPI通道的任务触发采样，以充分灵活的采样频率源，从低功耗32.768kHz RTC或更准确的1/16MHz定时器
• 一次性转换模式，采样单通道
• 扫描模式，按顺序采样一系列通道。 信道之间的采样延迟是tack + tconv，根据用户的tack配置，信道之间的延迟会有所不同。 •支持使用EasyDMA直接将样品传输到RAM
• 在单个样本和满缓冲区事件上中断
• 对于差分和单端采样，样本存储为16位2的补值
• 不需要外部定时器的连续采样
• 内部电阻串
• 限制匆忙检查

共享资源
ADC可以与COMP和其他使用AIN0-AIN7之一的外围设备共存，只要这些是分配到不同的引脚。
不建议两个模块选择相同的模拟输入引脚。

综述

ADC支持多达8个外部模拟输入通道，取决于封装变体。 它可以
在软件控制下的一次采样模式下操作，或具有可编程采样速率的连续转换模式下操作。

模拟输入可以配置为8个单端输入，4个差分输入或这些的组合。 每个通道可配置为选择AIN0 ~ AIN7引脚或VDD引脚。 通道可以在单次或连续采样模式下单独采样，或者，使用扫描模式，多个通道可以顺序采样。 信道也可以进行过采样以提高噪声性能。

图98:简化的ADC框图
在内部，ADC始终是一个差分模数转换器，但默认情况下，它在CH[n]的MODE字段中配置为单端输入。 配置寄存器。 在单端模式下，负输入将在内部短路到接地。

单端模式下的假设是ADC的内部接地与测量电压所参考的外部接地相同。 因此，ADC在单端模式下对PCB上的地反弹非常敏感。 如果这是一个问题，我们建议使用差分测量。

EasyDMA
配置后的结果。 PTR和结果。 MAXCNT，通过触发START任务来启动ADC资源。 ADC使用EasyDMA将结果存储在RAM的Result buffer中。

Result缓冲区位于Result中指定的地址。 PTR登记。 结果。 PTR寄存器是双缓冲的，它可以在START事件生成后立即更新并准备下一个START任务。 Result缓冲区的大小在Result中指定。 当MAXCNT寄存器和ADC填满Result缓冲区时，将生成一个END事件，参见第362页的图101:ADC。 结果以小端字节顺序存储在数据RAM中。 每个样本将被符号扩展到16位，然后存储在结果缓冲区中。

通过触发STOP任务来停止ADC。 STOP任务将终止正在进行的采样。 当ADC停止时，将生成一个STOPPED事件。 如果在触发STOP任务时ADC已经停止，则仍然会生成stopped事件。

如果 RESULT.PTR没有指向Data RAM区域，一个EasyDMA传输可能会导致HardFault或RAM损坏。 有关不同内存区域的更多信息，请参阅第23页的内存。 当END或STOPPED事件生成时，EasyDMA将完成对RAM的访问。

RESULT.AMOUNT 可以在END事件或STOPPED事件之后读取AMOUNT寄存器，查看自触发START任务以来有多少结果被转移到RAM中的Result缓冲区。 在Scan模式下，Result缓冲区的大小必须足够大，以便有足够的空间容纳来自每个启用通道的至少一个结果。 为了确保这一点，结果。 MAXCNT必须指定为RESULT。 MAXCNT >= “启用的通道数量”。 更多信息请参见第360页的扫描模式关于扫描模式。

/********************************************************************************
* @file    bsp_adc.c
* @author  jianqiang.xue
* @version V1.0.0
* @date    2021-07-06
* @brief   ADC操作 参考:https://blog.csdn.net/polaris_zgx/article/details/80405334
********************************************************************************/

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "RTE_Components.h"
#include CMSIS_device_header

#include "nrf_drv_saadc.h"
#include "sdk_errors.h"

#include "bsp_gpio.h"
#include "bsp_exti.h"
#include "bsp_adc.h"

/* Private Includes ----------------------------------------------------------*/
#include "business_gpio.h"
#include "business_function.h"

/* Private Define ------------------------------------------------------------*/
#define ADC0_CH_NUM                   8

#define ADC0_CH0                      0
#define ADC0_CH1                      1
#define ADC0_CH2                      2
#define ADC0_CH3                      3
#define ADC0_CH4                      4
#define ADC0_CH5                      5
#define ADC0_CH6                      6
#define ADC0_CH7                      7

#define CH_NUM  (BS_ADC0_CH0 + BS_ADC0_CH1 + BS_ADC0_CH2 + BS_ADC0_CH3 + BS_ADC0_CH4 + BS_ADC0_CH5 + BS_ADC0_CH6 + BS_ADC0_CH7)
/* Private Variables ---------------------------------------------------------*/
// ADC初始化状态(0--deinit 1--init)
static bool g_adc_init = false;
// ADC采集数据存储buff
uint16_t bsp_adc0_val[ADC0_CH_NUM] = {0};
uint16_t bsp_adc0_temp_val[CH_NUM] = {0};
// 定义ADC采集完毕回调函数
typedef void(*bsp_adc0_callback)(void);
static bsp_adc0_callback irq_callback;

/* External Variables --------------------------------------------------------*/
/* Private Function Prototypes -----------------------------------------------*/
#if BS_ADC0_EN
/**
 * @brief  将ADC采集的值重新排序到另一个数组
 * @note   NULL
 * @retval None
 */
static void bsp_adc0_val_copy(void)
{
    uint8_t num = 0;
    bool flag = false;

    for (uint8_t i = 0; i < ADC0_CH_NUM; i++)
    {
        if (i == ADC0_CH0 && BS_ADC0_CH0)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH1 && BS_ADC0_CH1)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH2 && BS_ADC0_CH2)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH3 && BS_ADC0_CH3)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH4 && BS_ADC0_CH4)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH5 && BS_ADC0_CH5)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH6 && BS_ADC0_CH6)
        {
            flag = true;
        }
        else if(i == ADC0_CH7 && BS_ADC0_CH7)
        {
            flag = true;
        }
        if (flag)
        {
            flag = false;
            bsp_adc0_val[i] = bsp_adc0_temp_val[num];
            num++;
            if (num == CH_NUM)
            {
                break;
            }
        }
    }
}

/**
 * @brief ADC interrupt handler.
 */
static void saadc_callback(nrf_drv_saadc_evt_t const * p_event)
{
    if (p_event->type == NRF_DRV_SAADC_EVT_DONE)
    {
        bsp_adc0_val_copy();
        nrf_drv_saadc_buffer_convert(p_event->data.done.p_buffer, CH_NUM);
        if (irq_callback)
        {
            irq_callback();
        }
    }
}

/* Public Function Prototypes ------------------------------------------------*/
/**
 * @brief  ADC0初始化，并使能通道
 * @note   NULL
 * @retval None
 */
void bsp_adc0_init(void)
{
#if CH_NUM > 0
    if (g_adc_init)
    {
        return;
    }
    nrf_drv_saadc_config_t saadc_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CONFIG;
    saadc_config.resolution = NRF_SAADC_RESOLUTION_12BIT;
    uint32_t err_code;

    err_code = nrf_drv_saadc_init(&saadc_config, saadc_callback);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#if BS_ADC0_CH0
    nrf_saadc_channel_config_t channel_0_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN0);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH0, &channel_0_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH1
    nrf_saadc_channel_config_t channel_1_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN1);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH1, &channel_1_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH2
    nrf_saadc_channel_config_t channel_2_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN2);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH2, &channel_2_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH3
    nrf_saadc_channel_config_t channel_3_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN3);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH3, &channel_3_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH4
    nrf_saadc_channel_config_t channel_4_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN4);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH4, &channel_4_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH5
    nrf_saadc_channel_config_t channel_5_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN5);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH5, &channel_5_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH6
    nrf_saadc_channel_config_t channel_6_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN6);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH6, &channel_6_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
#if BS_ADC0_CH7
    nrf_saadc_channel_config_t channel_7_config = NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN7);
    err_code = nrfx_saadc_channel_init(ADC0_CH7, &channel_7_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
#endif
    err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert((nrf_saadc_value_t *)(bsp_adc0_temp_val), CH_NUM);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    g_adc_init = true;
#endif
}

/**
 * @brief  ADC0功能关闭，并移除
 * @note   NULL
 * @retval None
 */
void bsp_adc0_deinit(void)
{
#if CH_NUM > 0
    if (!g_adc_init)
    {
        return;
    }
    nrf_drv_saadc_uninit();
    g_adc_init = false;
#endif
}

/**
 * @brief  ADC0 启动采样功能
 * @note   NULL
 * @retval None
 */
void bsp_adc0_start(void)
{
#if CH_NUM
    if (!g_adc_init)
    {
        return;
    }
    APP_ERROR_CHECK(nrfx_saadc_sample());
#endif
}

#else
void bsp_adc0_init(void)
{
}

void bsp_adc0_deinit(void)
{
}

void bsp_adc0_start(void)
{
}
#endif

/**
 * @brief  得到ADC0采样值
 * @note   NULL
 * @param  ch_num: 通道值
 * @retval 通道对应的ADC值
 */
uint16_t bsp_adc0_get_ch_val(uint8_t ch_num)
{
    if (ch_num >= ADC0_CH_NUM)
    {
        return 0xFFFF;
    }
    return bsp_adc0_val[ch_num];
}

/**
 * @brief  注册ADC0采样完毕回调函数
 * @note   NULL
 * @param  *event: 绑定回调事件
 * @retval 0--失败 1--成功
 */
bool bsp_adc0_irq_callback(void *event)
{
    if (irq_callback != NULL)
    {
        return false;
    }
    else
    {
        irq_callback = (bsp_adc0_callback)event;
    }
    return true;
}

/********************************************************************************
* @file    bsp_adc.h
* @author  jianqiang.xue
* @version V1.0.0
* @date    2021-04-10
* @brief   ADC操作
********************************************************************************/

#ifndef __BSP_ADC_H
#define __BSP_ADC_H

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/* Public Function Prototypes -----------------------------------------------*/

void bsp_adc0_init(void);
void bsp_adc0_deinit(void);

void bsp_adc0_start(void);

uint16_t bsp_adc0_get_ch_val(uint8_t ch_num);

bool bsp_adc0_irq_callback(void *event);

#endif

官方手册下载：
https://infocenter.nordicsemi.com/pdf/nRF52810_PS_v1.3.pdf
https://infocenter.nordicsemi.com/pdf/nRF52820_PS_v1.2.pdf
https://infocenter.nordicsemi.com/pdf/nRF52832_PS_v1.7.pdf
https://infocenter.nordicsemi.com/pdf/nRF52840_PS_v1.5.pdf