06 ADC与I2C应用

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作者：桂信科黄鹏老师。note部分是我添加的内容

一、模拟输入原理图分析

开发板上一共有三部分电路实现模拟输入。嵌入式中的ADC全名Analog-to-Digital Converter，即模拟-数字转换器，相当于嵌入到单片机里的“电压表”。

二、CubeMX配置多通道ADC

IN5和IN11都设置为单端输入

由于有两个通道，所以ADC的转换通道数量设置为2
Rank1 中通道设置为 Channel 5
采样周期设置为247.5 Cycles
Rank2 中通道设置为 Channel 11
采样周期设置为247.5 Cycles
注意：采样周期不能设置太小，否则会导致数据错误。

三、ADC数据读取代码

g_dR37_V，g_dR10_V， g_dR38_V三个变量为三个电阻的分压电压值，可以将这个数值在LCD上显示处理，显示方法参考上一次课的LCD应用内容。

void getAdc(void)
{
	uint32_t adc;
	
	HAL_ADC_Start(&hadc2);
	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc2,2);
	adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc2);
	g_dR37_V =  adc*3.3/4096;
	HAL_ADC_Stop(&hadc2);
	
	HAL_ADC_Start(&hadc1);
	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,2);
	adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
	g_dR10_V =  adc*3.3/4096;
	
	HAL_ADC_Start(&hadc1);
	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,2);
	adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
	g_dR38_V =  adc*3.3/4096;
	
	HAL_ADC_Stop(&hadc1);
}

四、I2C原理图分析

I2C通信应用于AT24C02数据存储和MCP4017T数字电位器，在PB6和PB7上只能用软件I2C，硬件I2C的引脚是PB7和PB8。

五、CubeMX配置模拟I2C引脚

参照02 CubeMX配置引脚#四、I2C引脚完成该步骤。

六、I2C代码移植

组委会提供的 i2c_hal.c 和 i2c_hal.h 可以直接使用，无需做任何更改，并且驱动代码中使用寄存器方式进行配置，与CubeMX中设置的User Label无关。

七、AT24C02代码编写

AT24C02的代码需要自己编写，编写代码时需要参考数据手册。只需要写两个函数，一个是读数据函数，一个是写数据函数。

设备地址：数据手册P11页 Figure 7
结合原理图可知：读地址为 0xA1，写地址为 0xA0

7.1 读数据函数

参考P12 Figure 11

//根据Random Read写函数
I2CStart();//IIC开始
I2CSendByte(AT_W_ADDR);//发送写地址
I2CWaitAck();//等待ACK
I2CSendByte(address);//发送数据地址
I2CWaitAck();//等待ACK
I2CStart();//IIC开始
I2CSendByte(AT_R_ADDR);//发送读地址
I2CWaitAck();//等待ACK
_bydata = I2CReceiveByte();//读取数据
I2CSendNotAck();//发送NO_ACK
I2CStop();//IIC停止

7.2 写数据函数

参考P12 Figure 11

//根据Byte Write写函数
I2CStart();//IIC开始
I2CSendByte(AT_W_ADDR);//发送写地址
I2CWaitAck();//等待ACK
I2CSendByte(address);//发送数据地址
I2CWaitAck();//等待ACK
I2CSendByte(_bydata);//发送数据
I2CWaitAck();//等待ACK
I2CStop();//IIC停止

7.3 AT24C02应用测试

  g_byVal1 = AT24c02_read(0);
  AT24c02_write(0, ++g_byVal1);
  HAL_Delay(5);
  g_byVal2 = AT24c02_read(1);

  AT24c02_write(1, ++g_byVal2);
  HAL_Delay(5);
  g_byVal3 = AT24c02_read(2);
  AT24c02_write(2, ++g_byVal3);

八、MCP4017T数字电位器代码编写

驱动方式与AT24C02差不多，同时，编写代码需要参考其数据手册。只需要写两个函数，一个是读电阻值，一个写电阻值。

如原理图和数据手册的功能框图所示，MCP4017的W和B之间相当于数码可调电阻，它与R17串联在一起，测量的是PB14的电压。

由数据手册的P41 、P42所得，MCP4017默认电阻为100kΩ（典型值），档位有0~127个。0表示0欧，127表示100kΩ（相当于要打开的开关位置），所以得出“分辨率”（电阻Rs的阻值）为：100k/127 = 787.4欧姆。

设备地址参考 P36 Figure 5-9
由该图可知，设备读地址为：0x5F；设置写地址为：0x5E。

8.1 读电阻数据函数

参考 P40  Read 1 Byte 时序

步骤：
1）IIC开始               I2CStart();
2）发送读地址             I2CSendByte(MCP_R_ADDR);
3）等待ACK               I2CWaitAck();
4) 读取电阻数据           _byResData = I2CReceiveByte();
5）NoACK                 I2CSendNotAck();
6）IIC停止               I2CStop();

8.2 写电阻数据函数

参考 P40  Write 1 Byte 时序

步骤：
1）IIC开始               I2CStart();
2）发送写地址             I2CSendByte(MCP_W_ADDR);
3）等待ACK               I2CWaitAck();
4) 发送电阻数据           I2CSendByte(_byResData);
5）等待ACK               I2CWaitAck();
6）IIC停止               I2CStop();

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