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02 ADC

作者：王城钧　|　最后修改：2026-06-09

一、模数转换(ADC)概述

1.1 ADC 简介

ADC 通常指模拟/数字转换器，是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。 合宙 硬件产品中的 ADC 接口主要用来检测模拟电压信号量，用于电池电压检测，温湿度检测，TDS 检测等应用。

1.2 ADC 接口介绍

根据 Air780EPM 产品手册可知：

  1. Air780EPM 内部 ADC 接口精度为 12bits
  2. Air780EPM 内部具有 4 个 ADC 接口，ADC0 ~ ADC3
  3. 两个特殊通道 ：

CPU 内部温度 Temp ： -- adc.CH_CPU

主供电脚电压 VBAT ： -- adc.CH_VBAT

注意事项： 设置分压(adc.setRange)要在 adc.open 之前设置，否则无效!!

1.3 输入电压的范围

Air780EPM 关闭分压后，量程范围 0~3.3V 注意：外接输入电压切记不可超过量程，否则有烧毁风险！！！

>-- 设置ADC引脚的测量范围0-3.3V，这种方式被测电压不可经过外部电阻分压后再挂在ADC上；  
> adc.setRange(adc.ADC_RANGE_MAX) 

> -- 设置ADC引脚的测量范围0-1.5V，这种方式被测电压可以经过外部电阻分压后再挂在ADC上；  
> adc.setRange(adc.ADC_RANGE_MIN)

-- 说明：  
-- 当被测量电压最高值在1.5v以内时, 推荐使用ADC_RANGE_MIN,且不添加外部分压电路；   
-- 当被测量电压最高值在3.3v以内时, 推荐使用ADC_RANGE_MAX,且不添加外部分压电路；  
-- 当被测量电压最高值在3.3v以上时, 推荐使用ADC_RANGE_MIN,且必须添加外部分压电路；

二、演示功能概述

本章节演示了 Air780EPM 内部 4 个 ADC 接口，以及 2 个特殊通道：

CPU 内部温度 Temp -- adc.CH_CPU 主供电脚电压 VBAT -- adc.CH_VBAT 的使用教程。

  1. 通过 adc.get()读取 ADC 的外部输入模拟电压，

注：启用分压后可超量程测电压，但不建议使用避免烧坏，若想测量更高的外部电源电压，需要外接分压电阻，具体设计请参考 ADC 接口设计指导；本教程外部输入电压在 3.3v 以内，需要外部电源与模组共地，保持参考电压一致

  1. 通过 adc.get(adc.CH_VBAT)读取VBAT电压
  2. 通过 adc.get(adc.CH_CPU)读取 CPU 温度

三、准备硬件环境

Air780EPM 核心板 + 两个 Air9000P(直流电源)+ 杜邦线 +Type-c 数据线

三根Type-c数据线分别给两个Air9000P和Air780EPM 核心板

一个Air9000P输出1.2V电压通过鳄鱼夹和杜邦线连接到Air780EPM 核心板ADC0和ADC1通道

另一个Air9000P输出3.3V电压通过鳄鱼夹和杜邦线连接到Air780EPM 核心板ADC2和ADC3通道

两个Air9000P和开发板通过鳄鱼夹和杜邦线共地

Air780EPM核心板购买链接：合宙Air780EPM核心板 所有引脚全引出 原理图全开放-淘宝网

Air780EHM核心板购买链接：合宙Air780EHM核心板 所有引脚全引出 原理图全开放-淘宝网

3.1 直流稳压电源

合宙功耗分析仪 Air9000P，淘宝购买链接：Air9000P 淘宝购买链接 ；

四、软件环境

在开始实践本示例之前，先筹备一下软件环境：

1.Luatools 工具；

2.本demo开发测试时使用的固件为LuatOS-SoC_V2014_Air780EPM，本demo对固件版本没有什么特殊要求，所以你如果要测试本demo时，可以直接使用最新版本的内核固件Air780EPM固件，Air780EHM固件；如果发现最新版本的内核固件测试有问题，可以使用我们开发本demo时使用的内核固件版本来对比测试；

3.luatos 需要的脚本和资源文件

脚本和资源文件点我,查看 demo 链接

lib 脚本文件：使用 Luatools 烧录时，勾选 添加默认 lib 选项，使用默认 lib 脚本文件；

准备好软件环境之后，将内核固件和脚本烧录进 780EPM 核心板 lib 脚本文件：使用 Luatools 烧录时，勾选 添加默认 lib 选项，使用默认 lib 脚本文件；

准备好软件环境之后，接下来查看如何烧录项目文件到 Air780EPM 中，将本篇文章中演示使用的项目文件烧录到 Air780EPM 核心板中。

五、模数转换(ADC)软硬件资料

5.1 API 接口介绍

本教程使用 api 接口为：adc - 模数转换 - LuatOS 文档

5.2 ADC 硬件设计

ADC 硬件设计参考：adc - 硬件设计

六、代码示例介绍

6.1 读取 adc 外部输入模拟电压

6.1.1 代码介绍

首先设置量程，然后打开 ADC 通道 0，进行采样循环，将获取到的输入模拟电压值存入数组，接下来关闭 ADC 通道 0，最后进行数据处理、打印。

adc.setRange(adc.ADC_RANGE_MIN)  
-- 设置ADC量程,注意量程设置一定要在adc.open()之前,通道0的量程设置为了adc.ADC_RANGE_MIN
-- 此演示对通道0外加了1.2V电压,这样设置与通道1形成对比,方便观察1.2V外部供电下adc.ADC_RANGE_MAX和adc.ADC_RANGE_MIN两种量程的测量精准度。
adc.open(0)
for _ = 1, num_samples do
    table.insert(samples[0], adc.get(0))
end
adc.close(0)
process_channel(samples[0], "adc通道0")

6.1.2 运行结果展示

如下是adc通道0设置ADC_RANGE_MIN量程，外部供电1.2V，

adc通道1设置ADC_RANGE_MAX量程，外部供电1.2V，

adc通道2设置ADC_RANGE_MAX量程，外部供电3.3V，

adc通道3设置ADC_RANGE_MIN量程，外部供电3.3V的环境下测试的，代码运行结果如下：

这样设置量程和外部供电是为了更直观地观察两种量程下不同供电电压对精准度的影响，可以看到如下测量的数据是符合预期的

对于Air780EPM：

ADC0通道，设置的为ADC_RANGE_MIN量程，外部供电1.2V，可以看到读取到的电压换算过后为1.19488V。

ADC1通道，设置的为ADC_RANGE_MAX量程，外部供电1.2V，可以看到读取到的电压换算过后为1.189V。

对比ADC0和ADC1通道可以发现，测量1.2V电压，ADC_RANGE_MIN量程更精准一些。

ADC2通道，设置的为ADC_RANGE_MAX量程，外部供电3.3V，可以看到读取到的电压换算过后为3.37675V。

ADC3通道，设置的为ADC_RANGE_MIN量程，外部供电3.3V，可以看到读取到的电压换算过后为1.565V。

对比ADC2通道和ADC3通道可以发现，测量3.3V电压，ADC_RANGE_MAX量程更准确

而ADC_RANGE_MIN量程受量程上限约束最大可测量到1.565V

[2025-09-10 16:13:57.926][000000517.170] I/user.adc通道0 处理值: 1194.88 mV (样本数:10)

[2025-09-10 16:13:57.946][000000517.174] I/user.adc通道1 处理值: 1189.00 mV (样本数:10)

[2025-09-10 16:13:57.967][000000517.178] I/user.adc通道2 处理值: 3376.75 mV (样本数:10)

[2025-09-10 16:13:57.992][000000517.182] I/user.adc通道3 处理值: 1565.00 mV (样本数:10)

[2025-09-10 16:13:58.016][000000517.187] I/user.CPU TEMP 温度值: 34.00 ℃(样本数:10)

[2025-09-10 16:13:58.042][000000517.191] I/user.VBAT 处理值: 4414.75 mV (样本数:10)

本示例中直流稳压电源使用合宙 Air9000P，淘宝购买链接：Air9000P 淘宝购买链接

6.2 读取供电电压

6.2.1 代码介绍

-- VBAT通道采集处理
adc.open(adc.CH_VBAT)
for _ = 1, num_samples do
    table.insert(samples[5], adc.get(adc.CH_VBAT))
end
adc.close(adc.CH_VBAT)
process_channel(samples[5], "VBAT")

6.2.2 运行结果展示

通过下图可以看到，VBAT 端供电电压平均为 3.74V

6.3 读取 CPU 温度

6.3.1 代码介绍

-- CPU温度通道采集处理
adc.open(adc.CH_CPU)
for _ = 1, num_samples do
    table.insert(samples[4], adc.get(adc.CH_CPU))
end
adc.close(adc.CH_CPU)
process_channel(samples[4], "CPU TEMP")

6.3.2 运行结果展示

通过下图可以看到，模组 CPU 平均温度为 32.5 摄氏度

6.4 数据处理函数

当通道样本数大于 2 时，先对样本升序排序并剔除首尾极值，计算剩余样本的平均值，最后根据标签（如 CPU 温度或电压）格式化输出带单位的处理值及总样本数，否则记录样本不足。

local function process_channel(channel_samples, tag)
    if #channel_samples > 2 then
        -- 升序排序
        table.sort(channel_samples)

        -- 创建剔除极值后的新数组
        local trimmed = {}
        for i = 2, #channel_samples-1 do
            table.insert(trimmed, channel_samples[i])
        end

        -- 计算平均值
        local sum = 0
        for _, v in ipairs(trimmed) do
            sum = sum + v
        end
        local avg_value = sum / #trimmed

        -- 根据tag进行不同处理  
        if tag == "CPU TEMP" then  
            log.info(tag, string.format("温度值: %.2f ℃(样本数:%d)", avg_value/1000, #trimmed+2))  
        else  
            log.info(tag, string.format("处理值: %.2f mV (样本数:%d)", avg_value, #trimmed+2)) 
        end  

        -- -- 格式化输出
        -- log.info(tag, string.format("处理值: %.2f mV (样本数:%d)", avg_value, #trimmed+2))
    else
        log.info(tag, "样本不足无法处理")
    end
end

七、总结

本教程简单举例了如何读取 adc 输入电压、读取供电电压、读取 CPU 温度，除此之外，adc 可以将各种连续变化的模拟信号（如温度、湿度、压力、电压、电流等）转换为离散的数字信号，本模块内部 ADC 精度 12bits,对许多应用已经足够，如温湿度传感器、压力传感器、音频信号处理等，然而对于需要更高精度的应用，可以外挂更高精度的 ADC,如 16 位，24 位等。使用过程中需注意量程范围，不可超出量程。 已经完全领悟 ADC 的逻辑了，快来实际操作一下吧！

常见问题

  1. 为什么 ADC 输入 3V,读取模拟电压只有 1.1V?

未启用分压时，量程最高只能到达 1.1V，若想测量 3V，需启用分压。

  1. ADC 测量电压来回跳变,为什么?

看外部输入电压是否与模块共地，正常情况需要共地，保持参考电压一致。

  1. adc.read()和 adc.get()要用哪一个?

使用 adc.get()，adc.read()不使用。 adc.get()返回的就是计算值，通常单位是 mV，推荐使用这个接口来获取电压值。

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