ESP32-C3 入门教程基础篇（一、ADC 采样）

2022 年 9 月 19 日
江苏
本文字数：5321 字
阅读完需：约 17 分钟

经过前面的折腾，设计好了自己的测试开发板 搭建好了开发环境，然后正式开始进行功能测试了，测试顺序先从简单的开始吧，一步一步来

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前言

接下来的 ESP32-C3 功能测试都是基于自己设计的开发板：

自己画一块 ESP32-C3 的开发板（第一次使用立创 EDA）

https://xie.infoq.cn/article/30387388381a0d915b2494f91

开发环境是乐鑫官方的 ESP-IDF，基于 VScode 插件搭建好的：

ESP32-C3 VScode 开发环境搭建（基于乐鑫官方 ESP-IDF——Windows 和 Ubuntu 双环境）

https://xie.infoq.cn/article/5b639e112cabba00cc1b8941a

1、ADC 采样示例测试

新建一个 ADC 采样的工程，当然是基于官方的 ADC 示例代码建立的，建立工程的方式在上面开发环境搭建的示例测试章节有图文说明：

1.1 DMA 连续采样

示例代码有 2 个函数，单次检测和 DMA 连续检测，分别接在如下通道上面：

在开发板上面，我们只预留了一个 ADC 接口，就是 ADC1_CHANNEL_0,连接的是一个光敏电阻：

所以需要对示例进行稍微修改，主要是对读取函数，只设置 ADC1_CHANNEL_0 ，如下图：

在主函数中只调用continuous_read(NULL);函数，测试结果如下：

1.2 单次采样

单次采样比较简单，也是直接在上面的样例中修改，下面直接上修改后的测试代码：

static void single_read(void *arg){    // esp_err_t ret;    // int adc1_reading[3] = {0xcc};    int adc1_reading[1] = {0xcc};    // int adc2_reading[1] = {0xcc};    float vout;    // const char TAG_CH[][10] = {"ADC1_CH2", "ADC1_CH3","ADC1_CH4", "ADC2_CH0"};    const char TAG_CH[1][10] = {"ADC1_CH0"};
    adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_DEFAULT);    adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_11);    // adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_3, ADC_ATTEN_DB_6);    // adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_4, ADC_ATTEN_DB_0);    // adc2_config_channel_atten(ADC2_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_0);        // int n = 20;    // while (n--) {    while (1) {
        adc1_reading[0] = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_0);        // adc1_reading[1] = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_3);        // adc1_reading[2] = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_4);        vout = (adc1_reading[0] * 2500.00)/4095.00;        ESP_LOGI(TAG_CH[0], "%x vout mv is %f", adc1_reading[0],vout);
                // for (int i = 0; i < 3; i++) {        //     ESP_LOGI(TAG_CH[i], "%x", adc1_reading[i]);        // }        // ret = adc2_get_raw(ADC2_CHANNEL_0, ADC_WIDTH_BIT_12, &adc2_reading[0]);        // assert(ret == ESP_OK);        // ESP_LOGI(TAG_CH[3], "%x", adc2_reading[0]);        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);    }}
void app_main(void){    single_read(NULL);    //continuous_read(NULL);}

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测试效果如下：

1.3 测试源码

上一份自己稍微修改的最后测试的adc_dma_example_main.c源码

针对自己的板子只有一个 ADC 接口进行代码精简
增加实际电压值的计算输出
LED 切换表示采样一次
注释部分为了避免警告需要自行去掉，使用单次模式注释连续采样代码，反之一样

#include <string.h>#include <stdio.h>#include "freertos/FreeRTOS.h"#include "freertos/task.h"#include "freertos/semphr.h"#include "esp_log.h"#include "driver/adc.h"#include "driver/gpio.h"
#define TIMES 256
// static void continuous_adc_init(uint16_t adc1_chan_mask, uint16_t adc2_chan_mask, adc_channel_t *channel, uint8_t channel_num)// {//     esp_err_t ret = ESP_OK;//     assert(ret == ESP_OK);
//     adc_digi_init_config_t adc_dma_config = {//         .max_store_buf_size = 1024,//         .conv_num_each_intr = 256,//         .adc1_chan_mask = adc1_chan_mask,//         .adc2_chan_mask = adc2_chan_mask,//     };//     ret = adc_digi_initialize(&adc_dma_config);//     assert(ret == ESP_OK);
//     adc_digi_pattern_table_t adc_pattern[10] = {0};
//     //Do not set the sampling frequency out of the range between `SOC_ADC_SAMPLE_FREQ_THRES_LOW` and `SOC_ADC_SAMPLE_FREQ_THRES_HIGH`//     adc_digi_config_t dig_cfg = {//         .conv_limit_en = 0,//         .conv_limit_num = 250,//         .sample_freq_hz = 620,//     };
//     dig_cfg.adc_pattern_len = channel_num;//     for (int i = 0; i < channel_num; i++) {//         uint8_t unit = ((channel[i] >> 3) & 0x1);//         uint8_t ch = channel[i] & 0x7;//         adc_pattern[i].atten = ADC_ATTEN_DB_11;//         adc_pattern[i].channel = ch;//         adc_pattern[i].unit = unit;//     }//     dig_cfg.adc_pattern = adc_pattern;//     ret = adc_digi_controller_config(&dig_cfg);//     assert(ret == ESP_OK);// }
// static bool check_valid_data(const adc_digi_output_data_t *data)// {//     const unsigned int unit = data->type2.unit;//     if (unit > 2) return false;//     if (data->type2.channel >= SOC_ADC_CHANNEL_NUM(unit)) return false;
//     return true;// }
// static void continuous_read(void *arg)// {//     esp_err_t ret;//     uint32_t ret_num = 0;//     uint8_t result[TIMES] = {0};//     memset(result, 0xcc, TIMES);//     float vout;
//     // uint16_t adc1_chan_mask = BIT(0) | BIT(1);//     uint16_t adc1_chan_mask = BIT(0);//     uint16_t adc2_chan_mask = BIT(0);//     // adc_channel_t channel[3] = {ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_1, (ADC2_CHANNEL_0 | 1 << 3)};//     adc_channel_t channel[1] = {ADC1_CHANNEL_0};
//     continuous_adc_init(adc1_chan_mask, adc2_chan_mask, channel, sizeof(channel) / sizeof(adc_channel_t));//     adc_digi_start();//     // int n = 20;//     while(1) {//         ret = adc_digi_read_bytes(result, TIMES, &ret_num, ADC_MAX_DELAY);//         for (int i = 0; i < ret_num; i+=4) {//             adc_digi_output_data_t *p = (void*)&result[i];//             if (check_valid_data(p)) {//                 vout = (p->type2.data * 2500.00)/4095.00;//                 printf("ADC%d_CH%d: %x  voltage is %fmv\n", p->type2.unit+1, p->type2.channel, p->type2.data,vout);//             } else {//                 printf("Invalid data [%d_%d_%x]\n", p->type2.unit+1, p->type2.channel, p->type2.data);//             }//         }//         vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);//         // If you see task WDT in this task, it means the conversion is too fast for the task to handle
//     }  //     adc_digi_stop();//     ret = adc_digi_deinitialize();//     assert(ret == ESP_OK);// }
static void single_read(void *arg){    // esp_err_t ret;    // int adc1_reading[3] = {0xcc};    int adc1_reading[1] = {0xcc};        // int adc2_reading[1] = {0xcc};    uint32_t etc = 2;    float vout;    // const char TAG_CH[][10] = {"ADC1_CH2", "ADC1_CH3","ADC1_CH4", "ADC2_CH0"};    const char TAG_CH[1][10] = {"ADC1_CH0"};  gpio_set_direction(1, GPIO_MODE_OUTPUT);        adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_DEFAULT);    adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_11);    // adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_3, ADC_ATTEN_DB_6);    // adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_4, ADC_ATTEN_DB_0);    // adc2_config_channel_atten(ADC2_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_0);
    // int n = 20;    // while (n--) {    while (1) {        adc1_reading[0] = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_0);        // adc1_reading[1] = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_3);        // adc1_reading[2] = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_4);        vout = (adc1_reading[0] * 2500.00)/4095.00;        ESP_LOGI(TAG_CH[0], "%x vout mv is %f", adc1_reading[0],vout);
                // for (int i = 0; i < 3; i++) {        //     ESP_LOGI(TAG_CH[i], "%x", adc1_reading[i]);        // }        ret = adc2_get_raw(ADC2_CHANNEL_0, ADC_WIDTH_BIT_12, &adc2_reading[0]);        // assert(ret == ESP_OK);        // ESP_LOGI(TAG_CH[3], "%x", adc2_reading[0]);        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);        etc++;        if(etc%2){            gpio_set_level(1,1);        }        else            gpio_set_level(1,0);         if(etc > 60000) etc = 2;     }}
void app_main(void){    single_read(NULL);    //continuous_read(NULL);}

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2、 ESP32-C3 ADC 相关介绍

对于 ESP32-C3 ADC 的介绍，在乐鑫的官网有很详细的说明，官方链接如下：

乐鑫官方ESP32-C3 ADC部分说明

2.1 实际电压的计算

对于实际电压的计算，有如下计算公式：

其中 Vmax 中的 ADC Attenuation 在官方文档中如下介绍：

在 SDK 的库函数中使用枚举类型定义的，如下（数值上有一点区别）：

在示例中根据公式测试电压值的计算：

在库函数中也有关于电压转换的函数esp_adc_cal_get_voltage，其中调用了esp_adc_cal_raw_to_voltage进行计算：

源码如下：

/*esp_adc_cal_characteristics_t 结构体如下typedef struct {    adc_unit_t adc_num;                     /**< ADC number    adc_atten_t atten;                      /**< ADC attenuation    adc_bits_width_t bit_width;             /**< ADC bit width     uint32_t coeff_a;                       /**< Gradient of ADC-Voltage curve    uint32_t coeff_b;                       /**< Offset of ADC-Voltage curve    uint32_t vref;                          /**< Vref used by lookup table    const uint32_t *low_curve;              /**< Pointer to low Vref curve of lookup table (NULL if unused)    const uint32_t *high_curve;             /**< Pointer to high Vref curve of lookup table (NULL if unused)} esp_adc_cal_characteristics_t;
计算函数如下:uint32_t esp_adc_cal_raw_to_voltage(uint32_t adc_reading, const esp_adc_cal_characteristics_t *chars){    ADC_CALIB_CHECK(chars != NULL, "No characteristic input.", ESP_ERR_INVALID_ARG);
    return adc_reading * chars->coeff_a / coeff_a_scaling + chars->coeff_b / coeff_b_scaling;}
*/esp_err_t esp_adc_cal_get_voltage(adc_channel_t channel,                                  const esp_adc_cal_characteristics_t *chars,                                  uint32_t *voltage){    // Check parameters    ADC_CALIB_CHECK(chars != NULL, "No characteristic input.", ESP_ERR_INVALID_ARG);    ADC_CALIB_CHECK(voltage != NULL, "No output buffer.", ESP_ERR_INVALID_ARG);
    int adc_reading;    if (chars->adc_num == ADC_UNIT_1) {        //Check if channel is valid on ADC1        ADC_CALIB_CHECK((adc1_channel_t)channel < ADC1_CHANNEL_MAX, "Invalid channel", ESP_ERR_INVALID_ARG);        adc_reading = adc1_get_raw(channel);    } else {        //Check if channel is valid on ADC2        ADC_CALIB_CHECK((adc2_channel_t)channel < ADC2_CHANNEL_MAX, "Invalid channel", ESP_ERR_INVALID_ARG);        if (adc2_get_raw(channel, chars->bit_width, &adc_reading) != ESP_OK) {            return ESP_ERR_TIMEOUT;     //Timed out waiting for ADC2        }    }    *voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage((uint32_t)adc_reading, chars);    return ESP_OK;}

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2.2 连续采样步骤

官方的连续采样步骤说明：

根据说明我们对比一下示例代码：

2.3 单步采样步骤

根据说明我们对比一下示例代码：

2.4 ADC 使用注意事项

还是官方手册，简单说明一下：

ADC2 模块也被 WI-FI 组件使用了，所以在 esp_err_t esp_wifi_start(void) 和esp_err_t esp_wifi_stop(void)函数之间进行 ADC2 读取，不一定能够获得正确的值，其实这点我们在使用中尽量避免就可以
一个特定的 ADC 模块在同一时间只能工作在一种工作模式下（单次和连续模式）
ADC1 和 ADC2 不能同时在单读模式下工作。其中一个会被阻塞，直到另一个完成。
对于连续(DMA)模式，ADC 采样频率应该在SOC_ADC_SAMPLE_FREQ_THRES_LOW和SOC_ADC_SAMPLE_FREQ_THRES_HIGH范围内

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/78eff739dd2ed4971f445272a】。文章转载请联系作者。

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ESP32-C3 入门教程 基础篇（一、ADC 采样）

前言

1、ADC 采样示例测试

1.1 DMA 连续采样

1.2 单次采样

1.3 测试源码

2、 ESP32-C3 ADC 相关介绍

2.1 实际电压的计算

2.2 连续采样步骤

2.3 单步采样步骤

2.4 ADC 使用注意事项

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