ADC 驱动

基于 lisa_device 框架的 ADC 设备驱动，为 ARCS 平台提供统一的模拟信号采样接口。

功能特性

  • 设备支持: ADC0 控制器，支持多个模拟输入通道

  • 通道支持: 支持通道 0-5 的模拟信号采样，以及 VBAT 和温度传感器特殊通道

  • 按通道配置: 每个通道可独立配置参考电压和分辨率

  • 多种参考电压: 支持 1.2V、3.6V、VDD_IO/2、VDD_IO/3、VDD_IO*3/2、VDD_IO、外部参考电压

  • 线程安全: 内部使用互斥锁保护并发访问

  • 灵活配置: 通过 lisa_adc_channel_setup() 运行时配置通道参数

配置选项

在 Kconfig 中启用驱动：

CONFIG_LISA_ADC=y

API 接口

配置 ADC 通道

int lisa_adc_channel_setup(lisa_device_t *dev, uint32_t channel,
                            const lisa_adc_channel_config_t *config);

配置指定通道的参考电压和分辨率。应在读取通道之前调用。

参数:

  • dev: ADC 设备指针

  • channel: ADC 通道号（0-5：普通通道，6：VBAT，7：TEMP）

  • config: 通道配置参数，包含：

    • reference: 参考电压类型（枚举）

    • resolution: ADC 分辨率（枚举）

参考电压类型:

  • LISA_ADC_REF_VDD_1V2: 固定 1.2V 参考电压

  • LISA_ADC_REF_VDD_3V6: 固定 3.6V 参考电压

  • LISA_ADC_REF_VDD_IO_AUTO: VDD_IO 自动分压（硬件自动选择：VDD_IO≤2.4V时分压系数1/2，>2.4V时分压系数1/3）

  • LISA_ADC_REF_VDD_IO_AUTO_MUL3: VDD_IO 自动分压 + 3倍缓冲（测量范围扩大3倍）

  • LISA_ADC_REF_EXTERNAL: 外部参考电压 Vref_ext

分辨率类型:

  • LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT: 10-bit（0-1023）

返回值:

  • LISA_DEVICE_OK (0): 成功

  • LISA_DEVICE_ERR_INVALID: 参数无效

  • LISA_DEVICE_ERR_RANGE: 通道号超出范围

  • LISA_DEVICE_ERR_NOT_SUPPORT: 不支持的配置

读取 ADC 值

int lisa_adc_read(lisa_device_t *dev, uint32_t channel, uint16_t *value);

读取指定通道的 ADC 原始采样值。如果通道未配置，将使用默认配置（1.2V 参考电压）。

参数:

  • dev: ADC 设备指针

  • channel: ADC 通道号（0-5：普通通道，6：VBAT，7：TEMP）

  • value: 输出采样值指针

返回值:

  • LISA_DEVICE_OK (0): 成功

  • LISA_DEVICE_ERR_INVALID: 参数无效

  • LISA_DEVICE_ERR_RANGE: 通道号超出范围

  • LISA_DEVICE_ERR_IO: 硬件 IO 错误

使用方法

基本步骤

  1. 获取设备: 通过 lisa_device_get() 获取 ADC 设备

  2. 配置通道: 调用 lisa_adc_channel_setup() 配置通道参数

  3. 读取数据: 调用 lisa_adc_read() 读取指定通道的 ADC 值

  4. 电压转换: 使用 LISA_ADC_RAW_TO_MV 宏将原始值转换为电压值

基础使用示例

#include "lisa_adc.h"

// 1. 获取 ADC 设备
lisa_device_t *adc = lisa_device_get("adc0");
if (!lisa_device_ready(adc)) {
    return -1;
}

// 2. 配置通道2使用1.2V参考电压
lisa_adc_channel_config_t ch2_config = {
    .reference = LISA_ADC_REF_VDD_1V2,
    .resolution = LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT,
};
lisa_adc_channel_setup(adc, 2, &ch2_config);

// 3. 读取 ADC 通道2的值
uint16_t raw_value;
int ret = lisa_adc_read(adc, 2, &raw_value);
if (ret == LISA_DEVICE_OK) {
    // 5. 计算电压值（毫伏）
    uint32_t voltage_mv = LISA_ADC_RAW_TO_MV(raw_value, 1200, 10);
    printf("Channel 2: %u mV (raw: %u)\n", voltage_mv, raw_value);
}

不同通道使用不同参考电压

#include "lisa_adc.h"

lisa_device_t *adc = lisa_device_get("adc0");

// 通道0: 使用1.2V参考电压测量低电压信号
lisa_adc_channel_config_t ch0_config = {
    .reference = LISA_ADC_REF_VDD_1V2,
    .resolution = LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT,
};
lisa_adc_channel_setup(adc, 0, &ch0_config);

// 通道2: 使用3.6V参考电压测量高电压信号
lisa_adc_channel_config_t ch2_config = {
    .reference = LISA_ADC_REF_VDD_3V6,
    .resolution = LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT,
};
lisa_adc_channel_setup(adc, 2, &ch2_config);

// 读取并转换
uint16_t raw0, raw2;
lisa_adc_read(adc, 0, &raw0);
lisa_adc_read(adc, 2, &raw2);

uint32_t voltage0 = LISA_ADC_RAW_TO_MV(raw0, 1200, 10);
uint32_t voltage2 = LISA_ADC_RAW_TO_MV(raw2, 3600, 10);

printf("CH0: %u mV (1.2V ref)\n", voltage0);
printf("CH2: %u mV (3.6V ref)\n", voltage2);

使用 VDD_IO 自动分压参考电压

#include "lisa_adc.h"

lisa_device_t *adc = lisa_device_get("adc0");

// 配置通道3使用 VDD_IO 自动分压
lisa_adc_channel_config_t ch3_config = {
    .reference = LISA_ADC_REF_VDD_IO_AUTO,
    .resolution = LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT,
};
lisa_adc_channel_setup(adc, 3, &ch3_config);

// 读取 ADC 值
uint16_t raw3;
lisa_adc_read(adc, 3, &raw3);

// 电压转换: 用户需要知道实际的 VDD_IO 电压
// 假设硬件 VDD_IO = 3.3V (>2.4V)，硬件自动选择分压系数 1/3
// 则参考电压 = 3.3V / 3 = 1.1V
uint32_t voltage3 = LISA_ADC_RAW_TO_MV(raw3, 1100, 10);
printf("CH3: %u mV (VDD_IO/3 ref)\n", voltage3);

// 如果硬件 VDD_IO = 2.0V (≤2.4V)，硬件自动选择分压系数 1/2
// 则参考电压 = 2.0V / 2 = 1.0V
// uint32_t voltage3 = LISA_ADC_RAW_TO_MV(raw3, 1000, 10);

读取特殊通道（VBAT 和温度）

#include "lisa_adc.h"

lisa_device_t *adc = lisa_device_get("adc0");

// 配置 VBAT 通道（通道 6）
lisa_adc_channel_config_t vbat_config = {
    .reference = LISA_ADC_REF_VDD_1V2,
    .resolution = LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT,
};
lisa_adc_channel_setup(adc, 6, &vbat_config);

// 读取 VBAT 通道
uint16_t vbat_raw;
if (lisa_adc_read(adc, 6, &vbat_raw) == LISA_DEVICE_OK) {
    // VBAT 通道测量的是实际电池电压的 1/3
    uint32_t vbat_sense_mv = LISA_ADC_RAW_TO_MV(vbat_raw, 1200, 10);
    uint32_t vbat_actual_mv = vbat_sense_mv * 3;
    printf("Battery voltage: %u mV\n", vbat_actual_mv);
}

// 配置温度传感器通道（通道 7）
lisa_adc_channel_config_t temp_config = {
    .reference = LISA_ADC_REF_VDD_1V2,
    .resolution = LISA_ADC_RESOLUTION_10BIT,
};
lisa_adc_channel_setup(adc, 7, &temp_config);

// 读取温度传感器通道
uint16_t temp_raw;
if (lisa_adc_read(adc, 7, &temp_raw) == LISA_DEVICE_OK) {
    printf("Temperature sensor raw value: %u\n", temp_raw);
    // 温度计算公式请参考芯片数据手册
}

硬件配置

引脚复用配置

ADC 驱动在初始化时会自动调用板型目录中定义的 lisa_adc_pinmux() 函数，用于配置 ADC 通道的引脚复用。

配置位置:

  • 定义: boards/<板型名>/pinmux.c 中实现 lisa_adc_pinmux() 函数

  • 声明: boards/<板型名>/pinmux.h 中声明 void lisa_adc_pinmux()

  • 调用时机: ADC0 设备初始化时自动调用

示例 (参考 boards/arcs_evb/pinmux.c):

void lisa_adc_pinmux()
{
    // 配置 PB06 为 ADC 功能（功能码 3）
    AON_IOMuxManager_PinConfigure(CSK_IOMUX_PAD_B, 6, 3);
}

注意:

  • 该函数由板型相关代码实现，不同板型的引脚配置可能不同

  • 只需配置实际使用的 ADC 通道引脚

  • 内部通道（VBAT、TEMP）无需配置引脚

支持的通道

通道号

对应引脚/功能

说明

0

PB02

ADC 通道 0

1

PB03

ADC 通道 1

2

PB04

ADC 通道 2

3

PB05

ADC 通道 3

4

PB06

ADC 通道 4

5

PB07

ADC 通道 5

6

内部 VBAT

电池电压监测通道（VBAT/3）

7

内部 TEMP

芯片温度传感器通道

注意:

  • 通道 0-5 使用前需先通过 GPIO 驱动将对应引脚配置为 LISA_GPIO_MODE_ANALOG 模式

  • 通道 6 (VBAT) 和通道 7 (TEMP) 为内部通道，无需配置引脚

参考电压选择

驱动支持以下参考电压（通过 lisa_adc_channel_setup() 配置）:

参考电压枚举

说明

电压计算

LISA_ADC_REF_VDD_1V2

固定 1.2V

LISA_ADC_REF_VDD_3V6

固定 3.6V (1.2V × 3)

LISA_ADC_REF_VDD_IO_AUTO

VDD_IO 自动分压

VDD_IO/2 (VDD_IO≤2.4V) 或 VDD_IO/3 (VDD_IO>2.4V)

LISA_ADC_REF_VDD_IO_AUTO_MUL3

VDD_IO 自动分压 + 3倍缓冲

(VDD_IO/2 或 VDD_IO/3) × 3

LISA_ADC_REF_EXTERNAL

外部参考电压

依赖外部 Vref_ext 电路

重要说明:

  1. 固定电压类型 (1.2V, 3.6V): 电压值固定，用户直接使用

  2. VDD_IO 自动分压 (LISA_ADC_REF_VDD_IO_AUTO):

    • 硬件会自动检测外部 VDD_IO 电压并选择内部分压系数

    • VDD_IO ≤ 2.4V 时，分压系数 1/2，参考电压 = VDD_IO / 2

    • VDD_IO > 2.4V 时，分压系数 1/3，参考电压 = VDD_IO / 3

    • 用户需要根据实际 VDD_IO 电压计算参考电压值

硬件限制警告: 实际可测量的外部电压不能超过 VDD_IO (默认 3.3V)。 超过此电压可能损坏芯片。请确保输入信号经过适当的分压或限幅处理。

电压转换

使用 LISA_ADC_RAW_TO_MV 宏进行转换：

uint32_t voltage_mv = LISA_ADC_RAW_TO_MV(raw_value, reference_mv, resolution_bits);

参数:

  • raw_value: ADC 原始采样值

  • reference_mv: 参考电压（毫伏）

  • resolution_bits: 分辨率（位数，如 10）

示例:

// 10-bit ADC, 1.2V 参考电压，原始值 512
uint32_t voltage = LISA_ADC_RAW_TO_MV(512, 1200, 10);
// 结果: (512 × 1200) / 1024 = 600 mV

注意事项

  1. 通道配置: 建议在读取通道之前先调用 lisa_adc_channel_setup() 配置通道参数

  2. 引脚配置: 使用通道 0-5 前必须先将对应引脚配置为 ADC 模拟输入模式

  3. 特殊通道: 通道 6 (VBAT) 和通道 7 (TEMP) 为内部通道，无需配置引脚

  4. 通道范围: 支持通道 0-7（0-5：外部通道，6：VBAT，7：TEMP）

  5. VBAT 分压: VBAT 通道测量的是实际电池电压的 1/3，计算实际电压时需乘以 3

  6. 温度转换: 温度传感器的原始值需根据芯片数据手册提供的公式进行温度转换

  7. 参考电压计算: 对于依赖硬件的参考电压（VDD_IO 系列、外部参考），用户需要根据实际电路确定电压值用于转换计算

  8. 分辨率支持: ARCS 平台目前仅支持 10-bit 分辨率

  9. 线程安全: 驱动内部已实现线程保护，可在多线程环境中使用

  10. 转换时间: 每次读取会触发一次 ADC 转换，需等待转换完成（通常几微秒到几毫秒）

  11. 输入范围: 外部通道输入电压应在 0V 到参考电压之间，超出范围可能损坏硬件或得到错误结果

  12. 未配置通道: 如果读取未配置的通道，将自动使用默认配置（1.2V 参考电压，10-bit 分辨率）