介绍

ADC 代表模数转换器。在现实世界中，像光或声音这样的信号的数值通常可以以模拟方式测量，但是为了让这些数值被微控制器处理，它们必须被转换为数字信息。ADC 完成了这项工作，并且嵌入在所有现代微控制器中。

因此，ADC 电路是感知外部世界最常见的方式，但它并不智能。它只能在特定时间测量电压水平，你需要另一个硬件部分，一个传感器，来将你的模拟值转换为电压，以便与 ADC 一起使用，并成为数字信息。一些常见的模拟传感器类型是用于光、声音、温度、湿度、各种气体、电流传感器等等。

ADC 电路所做的是不时地从模拟信号中获取样本。每个样本都被转换为一个数字，它表示在特定时间模拟信号波形的数值。

举一个众所周知的例子，CD 包含音乐的数字样本，这些样本是音频（实际上是连续波形）的模数转换，采样率为 44.1KHz。这意味着，每秒 44,100 次，它的音频波形被采样成一个 16 位分辨率的数字：一个从 0 到 65,535 的数字。为什么是 65,535？因为每个样本都表示为 16 位，每位都可以取两个不同值中的一个（0 和 1），这给了你 216 = 65,536 个不同的可能值，也就是从 0 到 65535 的所有数字。

在每一次模数转换中，我们都有这两个重要的参数，频率或采样率，以及数字，样本本身，具有固定的位分辨率。分辨率是采样数据的精度。

Mizar32 的 ADC 以 8 位或 10 位的分辨率进行采样，这提供了 256 或 1024 个不同的可能值。这比音频 CD 的高保真度精度要低，但对于测量温度、压力、光强以及大多数其他物理信号来说已经足够精确了。

为了更好地解释分辨率的概念，输入波形中每个采样点的值将存储在一个固定长度的变量中。如果这个变量使用 8 位，这意味着它可以保存从 0 到 255（2⁸ = 256）的值。如果这个变量使用 10 位，这意味着它可以保存从 0 到 1023（2¹⁰ = 1024）的值。在 10 位分辨率的情况下，数字 0 代表最低电压，数字 1023 代表最高电压。

AVR32 中使用的 ADC 类型是逐次逼近寄存器 (SAR) ADC，它反复将它正在采样的信号与它当前的最佳估计值进行比较，直到它得到最接近的值，并在 10 个时钟周期内（在 10 位分辨率的情况下）找到样本的正确数字值。

这种类型的电路的另一个优点是使用了输出缓冲器，它允许由 ADC 供电的电路在 ADC 已经在处理下一个样本时读取数字数据。

硬件视图

Mizar32 有一个模数转换器，它在最多八个输入（ADC0 到 ADC7）之间复用。

ADC 通道可以在硬件中设置为执行 8 位或 10 位转换，输入电压范围为 0V 到 VDDANA（BUS1，第 9 脚），它通过 R3（一个 0 欧姆电阻）连接到 Mizar32 主板上的 3.3V。

信号	GPIO	总线引脚	PicoLisp	备注
ADC0	PA21	BUS5 引脚 5	`'PA_21`
ADC1	PA22	BUS5 引脚 6	`'PA_22`
ADC2	PA23	BUS5 引脚 7	`'PA_23`
ADC3	PA24	BUS2 引脚 3	`'PA_24`	(1)
ADC4	PA25	BUS6 引脚 4	`'PA_25`
ADC5	PA26	BUS6 引脚 5	`'PA_26`
ADC6	PA27	BUS6 引脚 6	`'PA_27`
ADC7	PA28	BUS6 引脚 7	`'PA_28`

(1) ADC3 与以太网中断共享一个总线引脚，当没有以太网附加板时，可以作为 ADC 输入使用。

软件视图

Hempl 的 ADC 模块用于配置和读取 ADC 输入。至少需要两个函数调用：一个启动转换，另一个读取结果值，结果值范围从 0（在 0V 时）到 1023（在 3.3V 时）。

在 PicoLisp 中

# Repeatedly measure and print the value on ADC channel 0
(setq adc-channel 0) # Measure the first ADC channel
(loop
   (adc-sample adc-channel 1) # start conversion of one sample
   (prinl (adc-getsample adc-channel)) ) # read the result and print it

如果 ADC 引脚没有用作 ADC 输入，它可以通过在 PIO 子系统中调用 setdir 函数来用作通用 PIO 引脚。例如，要将 BUS5 引脚 7（ADC5）用作 PIO 输出而不是 ADC 输入，你可以使用以下代码

(pio-pin-setdir *pio-output* 'PA_24)

请注意，ADC 的 setclock 函数在 AVR32 上没有实现。参见问题 #25。

进一步阅读

Atmel AT32UC3A 数据手册第 33 章：模数转换器 (ADC)。