STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例

STM32W108无线射频模块AD转换器应用实例

STM32W108 AD转换器是一个一阶∑-△转换器,具有以下特性:

l分辨率可达12位

l采样最小时间5.33us(188KHz)

l6个外部和4个内部输入源,可进行差分和单端转换

l两个电压转换范围(差分):-VREF~+VREF,-VDD_PADS~+VDD_PADS

l可选择内部和外部参考标准VREF:内部的VREF可用于输出

l数字偏移和增益校准

l专用DMA通道,通道支持一次和连续的操作模式

应用实例解析

编写烟雾传感器测试程序,读取烟雾传感器的AD值,并输出到串口显示。

9.3.1开发环境与硬件说明

硬件:STM32W108 无线开发板、烟雾传感器、J-LINK调试器、PC机等。

软件:IAR Embedded Workbench开发软件、SimpleMac协议栈。

9.3.2软件设计与规划

StStatus halStartAdcConversion(ADCUser id, ADCReferenceType reference, ADCChannelType channel, ADCRateTyperate),该函数是开启AD转换功能;其中ADCUser id在adc.h中定义,有三种,本实例中用到ADC_USER_APP;ADCReferenceType reference为参考类型,adc.h中定义,,本实例中用ADC_REF_INT,ADCChannelType channel为模拟输入通道,在adc.h中定义,本实例中用到的是PA4作为模拟输入的通道;ADCRateType rate为AD转换频率,在adc.h中定义,本实例中用到的是ADC_CONVERSION_TIME_US_4096,4096us,12个有效位。

无线节点上电首先进行硬件初始化,然后等按键S2被按下,只要S2被按下,无线节点就周期性的进行AD转换。

9.3.3传感器数据采集程序设计

在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的内容:

其中adc.h中的内容有:

static int16u adcData; //DMA中的ADC转换结果

在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的函数:

在adc.c中的添加函数有:

/**************************************************************************

功能描述:完成对AD转换后数据的获取

输入参数:无

输出参数:AD转换后的16位无符号数

*************************************************************************/

int16u getData(void)

{

int16s data; //存放AD转换后的电压的数值

while ( !(INT_ADCFLAG & INT_ADCULDFULL)); //无效时,空等待

data=halConvertValueToVolts(adcData); //将AD转换的电压数据存至data变量中

return (int16u)data;

}

/**************************************************************************

功能描述:内部ADC初始化

输入参数:无

输出参数:无

*************************************************************************/

void halInternalInitAdc(void)

{

//初始化状态变量

adcPendingRequests = 0;

adcPendingConversion = NUM_ADC_USERS;

adcCalibrated = FALSE;

adcStaticConfig = ADC_1MHZCLK | ADC_ENABLE; //初始化配置:1MHz,低压范围

// 设置所有ADC读取无效

adcReadingValid = 0;

// 关闭ADC

ADC_CFG = 0; //禁用ADC,关闭HV缓冲区

ADC_OFFSET = ADC_OFFSET_RESET;

ADC_GAIN = ADC_GAIN_RESET;

ADC_DMACFG = ADC_DMARST;

ADC_DMABEG = (int32u)&adcData;

ADC_DMASIZE = 1;

ADC_DMACFG = (ADC_DMAAUTOWRAP | ADC_DMALOAD);

//清空ADC中断,并使能中断

INT_ADCCFG = INT_ADCULDFULL;

INT_ADCFLAG = 0xFFFF;

INT_CFGSET = INT_ADC;

stCalibrateVref(); //校准参考电压

}

MQ2.h编写(烟雾传感器)

/*****************************************************************

文件名:MQ2.h

版本号:v1.0

创建日期:2012-4-1

硬件描述:烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3,模拟输出接STM32W芯片的PA4

主要函数描述:MQSetStatus(int32u status):设置对应引脚;

MQGetStatus():获得对应端口值

MQGetDCData():获得烟雾传感器数字输出的值

MQADCInit():设置PA4为模拟输入状态

MQGetADCStart():开启AD转换

*****************************************************************/

#ifndef __MQ_H__

#define __MQ_H__

//设置MQ2烟雾传感器的数字输出端口与STM32W的PA3端口相连接

#define MBUS PORTA_PIN(3)

#define MBUS_INPUT_GPIO GPIO_PAIN

#define MBUS_OUTPUT_GPIO GPIO_PAOUT

#define MBUS_GPIO_PIN PA3_BIT

#define MBUS_WAKE_SOURCE 0x00000080

#define MBUS_SET (GPIO_PASET_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR

-GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8)))

#define MBUS_CLR (GPIO_PACLR_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR

-GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8)))

extern void MQSetStatus(int32u status); //设置对应引脚;

extern u8 MQGetStatus(); //获得对应端口值

extern u8 MQGetDCData(); //获得烟雾传感器数字输出的值

extern void MQADCInit(); //设置PA4为模拟输入状态

extern void MQGetADCStart(); //开启AD转换

#endif

MQ2.c编写(烟雾传感器)

/*****************************************************************

文件名:MQ2.c

版本号:v1.0

创建日期:2012-4-1

硬件描述:烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3,模拟输出接STM32W芯片的PA4

主要函数描述:MQSetStatus(int32u status):设置对应引脚;

MQGetStatus():获得对应端口值

MQGetDCData():获得烟雾传感器数字输出的值

MQADCInit():设置PA4为模拟输入状态

MQGetADCStart():开启AD转换

*****************************************************************/

#include PLATFORM_HEADER

#include BOARD_HEADER

#include "MQ2.h"

#include "hal/micro/micro-common.h"

#include "hal/micro/cortexm3/micro-common.h"

#include "hal/micro/adc.h"

#include "stdio.h"

#define LOW 0//低电平

#define HIGH 1//高电平

/**************************************************************************

功能描述:完成对特定端口的设置

输入参数:status:端口参数,高电平或低电平

输出参数:无

*************************************************************************/

void MQSetStatus(int32u status)

{

halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_OUT);

if(MBUS/8 < 3)

{

if(status==HIGH) //设置为高电平

*((volatile int32u *)MBUS_SET) = BIT(MBUS&7);

else //设置为低电平

*((volatile int32u *)MBUS_CLR) = BIT(MBUS&7);

}

}

/**************************************************************************

功能描述:完成获取对应端口的值

输入参数:无

输出参数:对应端口的值

*************************************************************************/

u8 MQGetStatus()

{

return (MBUS_INPUT_GPIO & (1<<MBUS_GPIO_PIN)) ? 1 : 0;

}

/**************************************************************************

功能描述:完成对烟雾传感器数字输出的获取

输入参数:无

输出参数:烟雾传感器数字输出值

*************************************************************************/

u8 MQGetDCData()

{

halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_IN);

if(MQGetStatus()==0)

{

halCommonDelayMicroseconds(500); //延时抗干扰

if(MQGetStatus()==0)

return 0;

else

return 1;

}

else

return 1;

}

/**************************************************************************

功能描述:设置PA4端口为模拟输入输出

输入参数:无

输出参数:无

*************************************************************************/

void MQADCInit()

{

halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_ANALOG);

}

/**************************************************************************

功能描述:完成对给定数字的显示

输入参数:无

输出参数:无

*************************************************************************/

void MQGetADCStart()

{

halAdcCalibrate(ADC_USER_APP); //设置ADC校准

halStartAdcConversion(ADC_USER_APP,ADC_REF_INT, ADC_SOURCE_ADC4_VREF2,ADC_CONVERSION_TIME_US_4096 ); //开启AD转换,ADC4,转换速率4096

}

9.3.4 测试程序编写

编写测试程序源文件solar-system.c:

/*****************************************************************

文件名:solar-system.c

版本号:v1.0

创建日期:2012-4-1

硬件描述:对于无线节点上烟雾传感器数字输出接PA3,模拟输出接PA4

主要函数描述:main( )函数实现对各个传感器的控制。

*****************************************************************/

#include PLATFORM_HEADER

#include BOARD_HEADER

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include "error.h"

#include "hal/hal.h"

#include "include/phy-library.h"

#include "hal/micro/cortexm3/iap_bootloader.h"

#include "MQ2.h"

/**************************************************************************

功能描述:完成对某种传感器的检测

输入参数:无

输出参数:无

*************************************************************************/

int main(void)

{

boolean preesed = FALSE;

halInit();//初始化硬件

uartInit(115200, 8, PARITY_NONE, 1); //初始化UART

.

//配置PA4和PA5作为复用输出引脚,用于数据包的跟踪

halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_OUT_ALT);

halGpioConfig(PORTA_PIN(5),GPIOCFG_OUT_ALT);

GPIO_IRQDSEL = PORTB_PIN(2); //连接IRQD到PB2/SC1RXD

//允许IRQD标志位激活任何的IRQD

GPIO_INTCFGD = (3<<GPIO_INTMOD_BIT);

INT_GPIOFLAG = INT_IRQDFLAG;

INT_PENDCLR = INT_IRQD;

INTERRUPTS_ON();

halInitLed(); //初始化LED

halInitButton(); //初始化按键

halInternalInitAdc();//内部ADC初始化

MQADCInit(); //烟雾传感器接口初始化

printf("Press S2 to begin ADC Change\n");

while(TRUE)

{

halCommonDelayMilliseconds(10);

if (halGetButtonStatus(BUTTON_S2) == BUTTON_PRESSED||preesed == TRUE)

{

preesed = TRUE;

/********读取烟雾传感器AD值*******************/

MQGetADCStart();

u16 mqacdata=getData();

u8 flag=0;

if(mqacdata&(0x01<<15)!=0)

{

mqacdata=~(mqacdata-1);//负数,2进制补码

flag=1;

}

if(mqacdata<32768)

{

if(flag==1)

{

printf("Smoke -%d\n",mqacdata);

}

else

{

printf("Current ADC: %d\n",mqacdata);

}

}

halCommonDelayMilliseconds(2000);//2000ms

}

}

}

9.3.5测试结果及分析

操作各传感器时,可以调节烟雾传感器模块上面的滑动变阻器,以改变传感器的灵敏度。

本文出自《STM32W108嵌入式无线传感器网络》邱铁,夏锋,周玉编著.清华大学出版社,2014年5月

吃东西,随便是什么——都可以。当日出越过山涧,我未老,你依然。

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