Air780EPM ADC接口设计说明

在设计ADC硬件电路之前，请务必先查看Air780EPM LuatOS二次开发API中ADC库有关ADC相关函数的描述;

我们先回顾一段 API中ADC库有关ADC相关函数的核心内容：

Air780EPM共有4路外部ADC硬件通道，其通常的作用是用来测试电压数值；

ADC	管脚号	说明
ADC0	9	通道ID：0，分辨率12 bits
ADC1	96	通道ID：1，分辨率12 bits
ADC2	77	通道ID：2，分辨率12 bits
ADC3	76	通道ID：3，分辨率12 bits

ADC硬件连接被测电压的方式有两个：

当被测电压低于3.6V时，被测电压可以直连ADC；
当被测电压大于3.6V时，被测电压需先经过外部电阻分压，且经过分压后接在ADC的电压值需小于1.5V；

以上ADC的两种硬件连接方式，对应不同的软件设置，在下面会提到；

除4路外部ADC通道外，Air780EPM还有2路内部ADC通道：

一路是CH_CPU，用来测量Air780EPM的CPU温度；

一路是CH_VBAT, 用来测量 Air780EPM 的 vbat 电压(vbat，或者写为VBAT，也就是Air780EPM工作时的供电电压，对应Air780EPM的PIN42/PIN43);

接下来，我们将按照大家在实际应用中常见的场景，分类描述如何设计ADC硬件电路；

测量Air780EPM的VBAT电压

用ADC测量VBAT电压时，不需要外接任何硬件电路，Air780EPM内部有一路CH_VBAT，专门用于测量 Air780EPM 的 vbat 电压，测量范围就是Air780EPM可以正常工作的VBAT供电范围：3.3V-4.3V；

可以使用如下代码读取 VBAT 电压；

-- 读取VBAT供电电压, 单位为mV
adc.open(adc.CH_VBAT)
local vbat = adc.get(adc.CH_VBAT)
adc.close(adc.CH_VBAT)
-- adc.CH_VBAT,VBAT供电电压的通道id,内部通道，直接获取，不占用ADC 0-3，不外接任何电路

测量低于3.6V的电压时

1. 首先，我们这里讨论的是使用4路外部ADC测量低于3.6V电压时的场景；

2. 为社么要提到3.6V这个数字？如本文最前面所说，当被测电压低于3.6V时，被测电压可以直连ADC，不需要外接电路；

3. 是的，不需要外接电路的意思就是被测电压可以直接接在ADC上，不做任何处理，但是，需要保证被测电压不高于3.6V；

4. 相应的，软件应该这么做：
核心就是，软件在低于1.5V 和大于1.5V且小于3.6V时的处理时不一样的。

-- 设置ADC引脚的测量范围0-3.6V，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3.6v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3.6v以上时, 推荐使用ADC_RANGE_MIN,且必须添加外部分压电路；

5. 如果你觉得比较懵逼，很正常，你需要先看下Air780EPM LuatOS二次开发API中ADC库有关ADC相关函数的描述，或者，你就把握一个原则：
但被测电压低于3.6V时，直连ADC就可以，剩下的交给软件同事去负责；

测量高于3.6V的电压时

1. 首先，我们这里说的，还是使用4路外部ADC测量高于3.6V电压时的场景；

2. 当被测电压高于3.6V，使用4路外部ADC测量，就必须将外部电压使用电阻分压，使挂在ADC上的电压低于1.5V；

3. 那么，分压电阻怎么选择呢？
首先，取决于被测电压的值，测量最大电压5V 和最大电压12V 时的分压电阻肯定是不一样的；
其次，电阻一定要使用1%精度，这样才能尽可能的使分压比符合要求；
再次，可以在ADC输入处增加1个滤波电容，抑制高频噪声，避免ADC读数波动；

4. 以上都是经验之谈，现在我们以被测电压为5V时来举例说明：
分压比要求：
Vout/Vin=1.5V/5V=0.3,
即 R2=0.3×(R1+R2),
解得 R1:R2≈2.33:1。
推荐电阻值：
上拉电阻 R1=2.4MΩ（±1%精度）
下拉电阻 R2=1.0MΩ（±1%精度）
实际分压比：
1.0MΩ/(2.4MΩ+1.0MΩ)≈0.294，
5V分压后为 5V×0.294≈1.47V，满足量程要求。

5. 相应的，假设通过ADC测得的电压值时1.47V，则可以换算出来被测电压值为：
1.47V/0.294=5V；

6. 需要特别指出的使，即便使用MΩ级别的电阻，系统也会存在固定的功耗浪费：
总电流： I=5V/(2.4MΩ+1.0MΩ)≈1.47μA
总功耗： P=5V×1.47μA=7.35μW
功耗极低，适合电池供电的低功耗场景。