第二十四章 ESP32S3 ADC 实验
本章介绍使用 ESP32-S3模数转换器（ADC），通过三种方式实现进行通道的电压采集。通过本章将学习到单通道 ADC 的使用。
本章分为如下几个小节：
24.1 ADC 简介
24.2 硬件设计
24.3 程序设计
24.4 下载验证
24.1.1 ADC 简介
生活中接触到的大多数信息是随着时间连续变化的物理量，如声音、温度、压力等。表达这些信息的电信号，称为模拟信号（Analog Signal）。为了方便存储、处理，在计算机系统中，都是数字 0 和 1 信号，将模拟信号（连续信号）转换为数字信号（离散信号）的器件就叫模数转换器（Analog-to-Digital Convert， ADC）。
ADC 转换器可分为： 并行比较型 A/D 转换器(FLASH ADC)、逐次比较型 A/D 转换器(SAR ADC)和双积分式 A/D 转换器(Double Integral ADC)。
A/D 转换过程通常为 4 步：采样、保持、量化和编码，如下图所示。
图 24.1.1.1 A/D 转换过程图
采样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。
保持：保持采样信号，使有充分时间转换为数字信号。
量化：把采样保持电路的输出信号用单位量化电压的整数倍表示。
编码：把量化的结果用二进制代码表示。
采样和保持通常是在采样-保持电路中完成，量化和编码通常在 ADC 数字编码电路中完成。
24.1.2 ESP32-S3 ADC 介绍
ESP32-S3 集成了两个 12 位 SAR ADC， ADC1 和 ADC2，支持 20 个模拟通道输入。这 20 个模拟通道输入对应着具体的 IO，并不是随意的 IO 都有模拟输入功能，具备模拟输入功能的引脚如下表所示。
表 24.1.2.1 具备模拟输入功能的引脚
ESP32-S3 的 ADC 模块的分辨率为 12 位，所以 AD转换后的值范围为 0~4095。由于 ESP32-S3 的工作电压为 3.3V，所以当 AD 值为 4095 时，对应的电压为 3.3V；当 AD 值为 0 时，对应的电压为 0V。对于 AD 值和电压值，这里就会有一个简单的关系，如下所示。
重要注意事项：
（1）ADC2 与 Wi-Fi 的冲突：
严禁在开启 Wi-Fi 或蓝牙时使用 ADC2 的任何函数（如 adc2_get_raw），因为 Wi-Fi 射频模块与 ADC2 共享硬件资源，同时使用会导致系统崩溃或读数失败。如需使用无线功能，请务必只使用 ADC1。
（2）精度、噪声与滤波：
- ESP32 片内 ADC 易受电源噪声影响，读数可能存在波动；
- 软件滤波：最简单的提高稳定性方法是多次采样取平均值；
#define SAMPLE_TIMES 64 // 采样次数
uint32_t adc_reading = 0;
for (int i = 0; i < SAMPLE_TIMES; i++)
{
adc_reading += adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_6);
}
adc_reading /= SAMPLE_TIMES; // 计算平均值- 硬件滤波：在模拟输入引脚和 GND 之间并联一个 100nF 的电容有助于滤除高频噪声；
- 非线性误差：ESP32 的 ADC 在电压范围的两端可能存在非线性。对精度要求高的应用，建议进行校准或使用外部 ADC 芯片。
（3）输入电压范围：
绝对禁止输入超过 GPIO 引脚绝对最大额定值（通常为 3.6V）的电压，即使使用了衰减器，持续输入超过 3.3V 的电压也可能损坏芯片。
24.2 硬件设计
24.2.1 例程功能
（1）本章实验功能简介：使用 ADC 采集通道 7（IO8）上面的电压，在 SPILCD 模块上面显示ADC 转换值以及换算成电压后的电压值。在 P3 端口中，使用 ，使得 IO8 连接到电位器上，然后将 ADC 采集到的数据和转换后的电压值在 SPILCD 屏中显示。用户可以通过调节电位器的旋钮改变电压值。 LED 闪烁，提示程序运行。
（2）LED 闪烁，指示程序正在运行。
24.2.2 硬件资源
1. LED
LED - IO1
2. XL9555
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
3. SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40（在 P5 端口，使用跳线帽将 IO_SET 和 LCD_DC 相连）
PWR- IO1_3（XL9555）
RST- IO1_2（XL9555）
4. ADC
ADC1_CHANNEL_7
24.2.3 原理图
ADC 属于 ESP32-S3 内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作，另外还需要将待测量的电压源连接到 ADC 通道上，以便 ADC 测量。本实验，我们通过 ADC1 的通道 7（IO8）来采集外部电压值，开发板有一个电位器，可调节的电压范围是： 0~3.3V。我们可以通过跳线帽将 IO8 与电位器连接，如下图所示：
图 24.2.3.1 IO8（对应 AIN 排针）与电位器引脚示意图
使用杜邦线将 ADC 和 RV1 排针连接好后，并下载程序后，就可以用螺丝刀调节电位器变换多种电压值进行测量。
如果想测量其它地方的电压值，只需要 1 根杜邦线，一端接到 AIN 排针上，另外一端就接要测试的电压点。一定要保证测试点的电压在 0~3.3V 的电压范围，否则可能烧坏我们的 ADC，甚至是整个主控芯片。
24.3 程序设计
24.3.1 程序流程图
本实验的程序流程图：
图 24.3.1.1 ADC 实验程序流程图
24.3.2 ADC 函数解析
ESP-IDF 提供了一套 API 来配置 ADC。要使用此功能，需要导入必要的头文件：
#include " esp_adc_cal.h"
#include " driver/adc" 接下来，作者将介绍一些常用的 ESP32-S3 中的 ADC 函数，这些函数的描述及其作用如下：
（1）配置 ADC
该函数用于配置 ADC 各项参数，其函数原型如下所示：
esp_err_t adc_digi_controller_configure(const adc_digi_configuration_t *config);该函数的形参描述，如下表所示：
| 形参 | 描述 |
|---|---|
| config | 指向 ADC 配置结构体的指针需自行定义，并根据 ADC 的配置参数填充结构体中的成员变量 |
表 24.3.2.1 函数 adc_digi_controller_configure()形参描述
返回值： ESP_OK 表示配置成功。其他表示配置失败。
该函数使用 adc_digi_pattern_config_t 以及 adc_digi_configuration_t 类型的结构体变量传入，该结构体的定义如下所示：
| 结构体 | 成员变量 | 可选参数 |
|---|---|---|
| adc_digi_pattern_config_t | atten: 配置 ADC 衰减程度， adc_atten_t 结构体为索引 |
ADC_ATTEN_DB_0，输入电压 0-1.1V ADC_ATTEN_DB_2_5，输入电压 0-1.5V ADC_ATTEN_DB_6，输入电压 0-2.2V ADC_ATTEN_DB_11，输入电压 0-3.3V |
| channel: 配置 ADC 通道， adc1_channel_t 结构 体为索引 |
ADC1_CHANNEL_0 , ADC1_CHANNEL_5, |
|
| unit: 配置 ADC 单元，adc_unit_t 结构体为索引 |
ADC_UNIT_1 ADC_UNIT_2 |
|
| bit_width: 配置 ADC 位宽，adc_bitwidth_t 结构体为索引 |
ADC_BITWIDTH_DEFAULT ADC_BITWIDTH_9 ADC_BITWIDTH_10 ADC_BITWIDTH_11 ADC_BITWIDTH_12 ADC_BITWIDTH_13 |
表 24.3.2.2 adc_digi_pattern_config_t 结构体参数值描述
| 结构体 | 成员变量 | 可选参数 |
|---|---|---|
| adc_digi_configuration_t | adc_pattern: 配置将要使用的每个 ADC 参数 |
无，该参数为结构体指针，当 adc_digi_pattern_config_t 结构体成员配 置完成后，以指针的方式将参数传递 至 adc_pattern 这一成员中 |
表 24.3.2.3 adc_digi_configuration_t 结构体参数值描述
完成上述结构体参数配置之后，可以将结构传递给 adc_digi_controller_configure () 函数，用以实例化 ADC。
（2）读取 ADC 原始数据
该函数用于读取 ADC 原始数据，其函数原型如下所示：
int adc1_get_raw(adc1_channel_t channel);该函数的形参描述，如下表所示：
| 形参 | 描述 |
|---|---|
| channel | ADC 通道 |
表 24.3.2.4 函数 adc1_get_raw()形参描述
返回值：其他值表示 ADC 原始数值， -1 表示读取失败。
需要注意：
该函数对指定的 ADC1 通道执行一次阻塞式采样，并返回其原始数字转换值。意味着函数执行期间，CPU 会等待 ADC 转换完成后才返回结果。对于高速采样场景，建议使用 ADC 连续模式 (DMA)。
（3）校准 ADC（模数转换器）
该函数用于校准 ADC（模数转换器）特性的核心函数，它能显著提高 ESP32 系列芯片 ADC 模块的测量精度。其函数原型如下所示：
esp_adc_cal_value_t esp_adc_cal_characterize(adc_unit_t adc_num,
adc_atten_t atten,
adc_bits_width_t bit_width,
uint32_t default_vref,
esp_adc_cal_characteristics_t *chars) 该函数会根据您提供的参数以及芯片 eFuse 中存储的出厂校准值（如果有），来表征或“校准”指定 ADC 单元和衰减配置的特性。它会填充一个 esp_adc_cal_characteristics_t结构体，该结构体包含了将原始 ADC 读数转换为精确电压值所需的所有参数和公式（通常是线性关系：y = coeff_a * x + coeff_b）。
ESP32 的片内 ADC 存在一定的非线性误差和基准电压（Vref）偏差（不同芯片个体的 Vref 可能在 1000mV ~ 1200mV 之间波动，而非常理想的 1100mV）。直接使用原始读数计算电压会导致显著误差。此函数通过校准过程，能有效补偿这些误差，获得更精确的电压值。
该函数的形参描述，如下表所示：
|
参数 |
类型 |
说明 |
|---|---|---|
|
|
|
ADC 单元编号。可选 |
|
|
|
衰减配置。决定 ADC 的可测量电压范围。可选： |
|
|
|
ADC 位宽（分辨率）。可选： |
|
|
|
默认参考电压值（单位: mV）。当芯片 eFuse 中没有存储出厂校准值时，将使用此值作为回退。通常填入 |
|
|
|
输出参数。指向一个 |
表 24.3.2.5 函数 esp_adc_cal_characterize()形参描述
返回值：esp_adc_cal_value_t枚举值，指示本次校准所使用的校准值类型，对于调试和了解校准精度来源非常有用：
- ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_VREF：最佳情况。成功使用了芯片 eFuse 中存储的出厂校准 Vref 值。这是精度最高的方式；
- ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_TP：使用了 eFuse 中存储的两点校准值（仅用于线性模式），精度也较高；
- ESP_ADC_CAL_VAL_DEFAULT_VREF：eFuse 中未找到校准值，使用了您提供的default_vref参数。精度取决于您提供的默认值是否接近芯片的实际 Vref。
典型使用流程
分配特性结构体：为 esp_adc_cal_characteristics_t分配内存（通常动态分配）；
配置 ADC：使用 adc1_config_width()和 adc1_config_channel_atten()等函数配置 ADC 的位宽和衰减；
调用校准函数：调用 esp_adc_cal_characterize()来填充特性结构体；
读取和转换：在循环中读取原始值 (adc1_get_raw())，并使用esp_adc_cal_raw_to_voltage()和之前得到的特性结构体将原始值转换为精确的电压值（单位: mV）。
（4）检查 eFuse 中 ADC 校准数据是否可用
该函数用于检查 eFuse 中是否烧录了特定类型的 ADC 校准数据。需要包含头文件：#include "esp_adc_cal.h"，函数原型如下：
esp_err_t esp_adc_cal_check_efuse(esp_adc_cal_value_t value_type)该函数的形参描述，如下表所示：
|
参数 |
类型 |
说明 |
|---|---|---|
|
|
|
要检查的 eFuse 校准值类型。 |
表 24.3.2.6 函数 esp_adc_cal_check_efuse()形参描述
返回值：
- ESP_OK: 指定的校准类型在 eFuse 中可用；
- ESP_ERR_NOT_SUPPORTED: 请求的校准类型不支持；
- ESP_ERR_INVALID_VERSION: eFuse 中的编码版本不支持；
- 其他错误码表示检查过程中遇到问题。
使用流程：
（1）检查 eFuse 支持情况：在调用 esp_adc_cal_characterize()之前，先使用此函数确认芯片是否支持 eFuse 校准。
（2）根据检查结果选择策略：
如果返回 ESP_OK，则后续可以使用 eFuse 中的校准值进行高精度表征；
如果返回错误（如 ESP_ERR_INVALID_VERSION），则表明 eFuse 中没有可用的校准数据，后续需要依赖用户提供的默认 Vref (default_vref) 进行表征，精度会有所降低。
代码示例：
#include "esp_adc_cal.h"
// 检查 eFuse 中的 Two Point 校准值是否可用
esp_err_t ret = esp_adc_cal_check_efuse(ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_TP);
if (ret == ESP_OK) {
printf("eFuse Two Point 校准值可用，精度较高\n");
} else if (ret == ESP_ERR_INVALID_VERSION) {
printf("eFuse 未烧录校准数据，将使用默认 Vref\n");
} else if (ret == ESP_ERR_NOT_SUPPORTED) {
printf("请求的校准类型不支持\n");
} else {
printf("检查 eFuse 时发生错误: 0x%x\n", ret);
}24.3.3 ADC 驱动解析
在 IDF版14_adc 例程中，14_adc \components\BSP 路径下新增了一个 ADC 文件夹，分别用于存放 adc.c、adc.h 这两个文件。其中， adc.h 文件负责声明 ADC 相关的函数和变量，而adc.c 文件则实现了 ADC 的驱动代码。下面，我们将详细解析这两个文件的实现内容。
（1） adc.h 文件
#define ADC_ADCX_CHY ADC1_CHANNEL_7
#define DEFAULT_VREF 1100 // 默认参考电压 1100mV
#define ADC_WIDTH ADC_WIDTH_BIT_12
#define ADC_ATTEN ADC_ATTEN_DB_11
/* 函数声明 */
void adc_init(void); /* 初始化ADC */
uint32_t adc_get_voltage_value(uint32_t ch, uint16_t times); /* 获取ADC转换且进行校准后的结果 */（2）adc.c 文件
/**
* @brief 初始化ADC
* @param 无
* @retval 无
*/
void adc_init(void)
{
adc_digi_pattern_config_t adc1_digi_pattern_config; /* ADC1配置句柄 */
adc_digi_configuration_t adc1_init_config; /* ADC1初始化句柄 */
/* 配置ADC1 */
adc1_digi_pattern_config.atten = ADC_ATTEN_DB_11; /* 配置ADC衰减程度 */
adc1_digi_pattern_config.channel = ADC_ADCX_CHY; /* 配置ADC通道 */
adc1_digi_pattern_config.unit = ADC_UNIT_1; /* 配置ADC单元 */
adc1_digi_pattern_config.bit_width = ADC_BITWIDTH_12; /* 配置ADC位宽 */
adc1_init_config.adc_pattern = &adc1_digi_pattern_config; /* 配置将要使用的每个ADC参数 */
adc_digi_controller_configure(&adc1_init_config); /* 配置ADC1 */
}
从上面的代码中可以看出， ADC 的初始化函数中，配置了 ADC1 通道 7。
使用三种方法实现adc_get_result_average函数：
- 获取原始值方法：
ADC 驱动中，获取 ADC 转换结果的函数，如下所示：
/**
* @brief 获取ADC转换且进行均值滤波后的结果
* @param ch : 通道号, 0~9
* @param times : 获取次数
* @retval 通道ch的times次转换结果平均值
*/
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint32_t times)
{
uint32_t temp_val = 0;
uint8_t t;
for (t = 0; t < times; t++) /* 获取times次数据 */
{
temp_val += adc1_get_raw(ch);
vTaskDelay(5);
}
return temp_val / times; /* 返回平均值 */
}以上函数用于获取 ADC 转换结果的函数，函数 adc_get_result_averagr()则是多次调用adc1_get_raw()获取多次 ADC 的转换结果，然后进行均值滤波。
- 使用校准代码实现
esp_adc_cal_characteristics_t *adc_chars = NULL; // 特性结构体指针
/**
* @brief 获取ADC转换且进行均值滤波后的结果
* @param ch : 通道号, 0~9
* @param times : 获取次数
* @retval 通道ch的times次转换结果平均值
*/
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint16_t times)
{
uint32_t temp_val = 0;
if (0 == times) return 0;
// 检查 eFuse 中的 Two Point 校准值是否可用
esp_err_t ret = esp_adc_cal_check_efuse(ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_TP_FIT);
if (ret == ESP_OK)
{
printf("eFuse Two Point 校准值可用，精度较高\n");
} else if (ret == ESP_ERR_INVALID_VERSION)
{
printf("eFuse 未烧录校准数据，将使用默认 Vref\n");
} else if (ret == ESP_ERR_NOT_SUPPORTED)
{
printf("请求的校准类型不支持\n");
} else {
printf("检查 eFuse 时发生错误: 0x%x\n", ret);
}
// 分配内存
adc_chars = calloc(1, sizeof(esp_adc_cal_characteristics_t));
// 配置ADC硬件
adc1_config_width(ADC_WIDTH);
adc1_config_channel_atten(ADC_ADCX_CHY, ADC_ATTEN);
// 表征/校准ADC
esp_adc_cal_value_t val_type = esp_adc_cal_characterize(ADC_UNIT_1,
ADC_ATTEN,
ADC_WIDTH,
DEFAULT_VREF,
adc_chars);
// (可选)检查校准类型
if (val_type == ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_VREF)
{
printf("使用 eFuse Vref 校准值，精度最高\n");
}
else if (val_type == ESP_ADC_CAL_VAL_DEFAULT_VREF)
{
printf("使用默认 Vref 值\n");
}
for (uint16_t t = 0; t < times; t++)
{
// 读取和转换（在循环中）
uint32_t raw_value = adc1_get_raw(ch);
uint32_t voltage_mv = esp_adc_cal_raw_to_voltage(raw_value, adc_chars); // 使用校准！
printf("Raw: %d\tVoltage: %dmV\n", raw_value, voltage_mv);
temp_val += voltage_mv;
vTaskDelay(5);
}
free(adc_chars); // 释放内存
return temp_val/times;
}对应main,c修改：
/**
* @brief 程序入口
* @param 无
* @retval 无
*/
void app_main(void)
{
uint16_t adcdata;
esp_err_t ret;
float voltage;
ret = nvs_flash_init(); /* 初始化NVS */
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
{
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ret = nvs_flash_init();
}
led_init(); /* 初始化LED */
i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0); /* 初始化IIC0 */
spi2_init(); /* 初始化SPI2 */
xl9555_init(i2c0_master); /* 初始化XL9555 */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
adc_init(); /* 初始化ADC */
lcd_show_string(10, 50, 200, 16, 16, "ESP32", RED);
lcd_show_string(10, 70, 200, 16, 16, "ADC TEST", RED);
lcd_show_string(10, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
// lcd_show_string(10, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH7_VAL:0", BLUE);
lcd_show_string(10, 130, 200, 16, 16, "ADC1_CH7_VOL:0.000V", BLUE);
while(1)
{
adcdata = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 10);
voltage = ((float)adcdata/1000);
adcdata = voltage;
lcd_show_xnum(114, 130, adcdata, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分 */
voltage -= adcdata;/* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分 */
voltage *= 1000; /* 小数部分乘以 1000 */
lcd_show_xnum(130, 130, voltage, 3, 16, 0x80, BLUE); /* 显示小数部分 */
LED_TOGGLE(); /* LED翻转函数 */
vTaskDelay(100);
}
}- DMA (直接内存访问) 模式读取 ADC
配置DMA模式读取ADC通常遵循以下步骤：
（1）初始化配置：创建并配置连续模式句柄 (adc_continuous_handle_cfg_t)，指定DMA缓冲区大小和转换帧大小；
（2）设置转换参数：配置采样率、转换模式、数据格式等 (adc_continuous_config_t)；
（3）设置通道规则：定义要扫描的每个通道的参数（衰减、位宽、所属单元等）(adc_digi_pattern_config_t)；
（4）启动转换：调用 adc_continuous_start()开始连续采样；
（5）读取数据：在循环中调用 adc_digi_read_bytes()从DMA缓冲区获取数据；
（6）解析数据：根据设定的数据格式解析读取到的原始数据；
（7）停止与清理：完成采样后，停止转换并释放资源。
具体代码实现如下，对应main,c未修改：
/**
* @brief 初始化ADC
* @param 无
* @retval 无
*/
void adc_init(void)
{
adc_digi_pattern_config_t adc1_digi_pattern_config; /* ADC1配置句柄 */
adc_digi_configuration_t adc1_init_config; /* ADC1初始化句柄 */
adc_digi_init_config_t adc_digi_config = {
.max_store_buf_size = 102400,
.conv_num_each_intr = 256,
.adc1_chan_mask = BIT(ADC_ADCX_CHY), // 只启用目标通道
};
ESP_ERROR_CHECK(adc_digi_initialize(&adc_digi_config));
/* 配置ADC1 */
adc1_digi_pattern_config.atten = ADC_ATTEN_DB_11; /* 配置ADC衰减程度 */
adc1_digi_pattern_config.channel = ADC_ADCX_CHY; /* 配置ADC通道 */
adc1_digi_pattern_config.unit = ADC_UNIT_1; /* 配置ADC单元 */
adc1_digi_pattern_config.bit_width = ADC_BITWIDTH_12; /* 配置ADC位宽 */
adc1_init_config.pattern_num = 1;
adc1_init_config.adc_pattern = &adc1_digi_pattern_config; /* 配置将要使用的每个ADC参数 */
adc1_init_config.format = ADC_DIGI_OUTPUT_FORMAT_TYPE2;
adc1_init_config.sample_freq_hz = 20000;
adc1_init_config.conv_limit_en = 0;
adc1_init_config.conv_mode = ADC_CONV_SINGLE_UNIT_1;
ESP_ERROR_CHECK(adc_digi_controller_configure(&adc1_init_config)); /* 配置ADC1 */
// 启动连续转换
ESP_ERROR_CHECK(adc_digi_start());
}
/**
* @brief 获取ADC转换且进行均值滤波后的结果
* @param ch : 通道号, 0~9
* @param times : 获取次数
* @retval 通道ch的times次转换结果平均值
*/
#define READ_LENGTH 256
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint32_t times)
{
// 循环读取并解析数据
uint32_t raw_value = 0;
uint32_t valid_samples = 0;
uint8_t buffer[READ_LENGTH] = {0};
uint32_t read_byte_num = 0;
// 循环直到收集足够的样本
while (valid_samples < times)
{
esp_err_t ret = adc_digi_read_bytes(buffer, READ_LENGTH, &read_byte_num, 100);
printf("ret: 0x%x, read_byte_num: %d\n", ret, read_byte_num);
if (ret == ESP_OK && read_byte_num > 0)
{
// 解析数据，只处理目标通道
for (uint32_t i = 0; i < read_byte_num; i += SOC_ADC_DIGI_RESULT_BYTES)
{
adc_digi_output_data_t *p = (adc_digi_output_data_t *)&buffer[i];
// 检查是否为目标通道
if (p->type2.unit == 0 && p->type2.channel == ch)
{
uint16_t sample = p->type2.data & 0xFFF; //数据没有校准
raw_value += sample;
valid_samples++;
if (valid_samples >= times)
break;
}
}
}
else if (ret == ESP_ERR_TIMEOUT)
{
// 短暂延迟后重试
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1));
}
else
{
printf("ADC读取错误: 0x%x\n", ret);
break;
}
}
printf("valid_samples: %d\n", valid_samples);
return (valid_samples > 0) ? (raw_value / valid_samples) : 0;
}
24.3.4 CMakeLists.txt 文件
打开本实验 BSP 下的 CMakeLists.txt 文件，其内容如下所示：
set(src_dirs
ADC
IIC
LCD
LED
SPI
XL9555)
set(include_dirs
ADC
IIC
LCD
LED
SPI
XL9555)
set(requires
driver
esp_adc)
idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs} INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})
component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)24.3.5 实验应用代码
打开 main/main.c 文件，该文件定义了工程入口函数，名为 app_main。该函数代码如下。
i2c_obj_t i2c0_master;
/**
* @brief 程序入口
* @param 无
* @retval 无
*/
void app_main(void)
{
uint16_t adcdata;
float voltage;
esp_err_t ret;
ret = nvs_flash_init(); /* 初始化NVS */
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
{
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ret = nvs_flash_init();
}
led_init(); /* 初始化LED */
i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0); /* 初始化IIC0 */
spi2_init(); /* 初始化SPI2 */
xl9555_init(i2c0_master); /* 初始化XL9555 */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
adc_init(); /* 初始化ADC */
lcd_show_string(10, 50, 200, 16, 16, "ESP32", RED);
lcd_show_string(10, 70, 200, 16, 16, "ADC TEST", RED);
lcd_show_string(10, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(10, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH7_VAL:0", BLUE);
lcd_show_string(10, 130, 200, 16, 16, "ADC1_CH7_VOL:0.000V", BLUE);
while(1)
{
adcdata = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 20);
lcd_show_xnum(114, 110, adcdata, 5, 16, 0, BLUE); /* 显示ADC采样后的原始值 */
voltage = (float)adcdata * (3.3 / 4095); /* 获取计算后的带小数的实际电压值 */
adcdata = voltage; /* 赋值整数部分给adcx变量 */
lcd_show_xnum(114, 130, adcdata, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分 */
voltage -= adcdata; /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分 */
voltage *= 1000; /* 小数部分乘以1000 */
lcd_show_xnum(130, 130, voltage, 3, 16, 0x80, BLUE); /* 显示小数部分 */
LED_TOGGLE(); /* LED翻转函数 */
vTaskDelay(100);
}
}从上面的代码中可以看出，在进行完包括 ADC 的所有初始化工作后，便不断地获取 ADC1通道 7 进行 10 次转换后经过均值滤波后的结果，并将该原始值显示在 LCD 上，同时还通过该电压的原始值计算出了电压的模拟量，并在 LCD 上进行显示。
24.4 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到 LCD 上实时刷新显示着 ADC1 通道 7（IO8 引脚）采集到电压的数字量和模拟量，此时可以通过杜邦线给 IO8 引脚接入不同的电压值（注意共地，且输入电压不能超过 3.3V，否则可能损坏开发板），可以看到 LCD 上显示的电压数字量和模拟量也随之改变。
图 24.4.1 SPI LCD 显示效果图
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