介紹

ADC 代表模數轉換器。在現實世界中，像光或聲音這樣的訊號的數值通常可以以模擬方式測量，但是為了讓這些數值被微控制器處理，它們必須被轉換為數字資訊。ADC 完成了這項工作，並且嵌入在所有現代微控制器中。

因此，ADC 電路是感知外部世界最常見的方式，但它並不智慧。它只能在特定時間測量電壓水平，你需要另一個硬體部分，一個感測器，來將你的模擬值轉換為電壓，以便與 ADC 一起使用，併成為數字資訊。一些常見的模擬感測器型別是用於光、聲音、溫度、溼度、各種氣體、電流感測器等等。

ADC 電路所做的是不時地從模擬訊號中獲取樣本。每個樣本都被轉換為一個數字，它表示在特定時間模擬訊號波形的數值。

舉一個眾所周知的例子，CD 包含音樂的數字樣本，這些樣本是音訊（實際上是連續波形）的模數轉換，取樣率為 44.1KHz。這意味著，每秒 44,100 次，它的音訊波形被取樣成一個 16 位解析度的數字：一個從 0 到 65,535 的數字。為什麼是 65,535？因為每個樣本都表示為 16 位，每位都可以取兩個不同值中的一個（0 和 1），這給了你 216 = 65,536 個不同的可能值，也就是從 0 到 65535 的所有數字。

在每一次模數轉換中，我們都有這兩個重要的引數，頻率或採樣率，以及數字，樣本本身，具有固定的位解析度。解析度是取樣資料的精度。

Mizar32 的 ADC 以 8 位或 10 位的解析度進行取樣，這提供了 256 或 1024 個不同的可能值。這比音訊 CD 的高保真度精度要低，但對於測量溫度、壓力、光強以及大多數其他物理訊號來說已經足夠精確了。

為了更好地解釋解析度的概念，輸入波形中每個取樣點的值將儲存在一個固定長度的變數中。如果這個變數使用 8 位，這意味著它可以儲存從 0 到 255（2⁸ = 256）的值。如果這個變數使用 10 位，這意味著它可以儲存從 0 到 1023（2¹⁰ = 1024）的值。在 10 位解析度的情況下，數字 0 代表最低電壓，數字 1023 代表最高電壓。

AVR32 中使用的 ADC 型別是逐次逼近暫存器 (SAR) ADC，它反覆將它正在取樣的訊號與它當前的最佳估計值進行比較，直到它得到最接近的值，並在 10 個時鐘週期內（在 10 位解析度的情況下）找到樣本的正確數字值。

這種型別的電路的另一個優點是使用了輸出緩衝器，它允許由 ADC 供電的電路在 ADC 已經在處理下一個樣本時讀取數字資料。

硬體檢視

Mizar32 有一個模數轉換器，它在最多八個輸入（ADC0 到 ADC7）之間複用。

ADC 通道可以在硬體中設定為執行 8 位或 10 位轉換，輸入電壓範圍為 0V 到 VDDANA（BUS1，第 9 腳），它透過 R3（一個 0 歐姆電阻）連線到 Mizar32 主機板上的 3.3V。

訊號	GPIO	匯流排引腳	PicoLisp	備註
ADC0	PA21	BUS5 引腳 5	`'PA_21`
ADC1	PA22	BUS5 引腳 6	`'PA_22`
ADC2	PA23	BUS5 引腳 7	`'PA_23`
ADC3	PA24	BUS2 引腳 3	`'PA_24`	(1)
ADC4	PA25	BUS6 引腳 4	`'PA_25`
ADC5	PA26	BUS6 引腳 5	`'PA_26`
ADC6	PA27	BUS6 引腳 6	`'PA_27`
ADC7	PA28	BUS6 引腳 7	`'PA_28`

(1) ADC3 與乙太網中斷共享一個匯流排引腳，當沒有乙太網附加板時，可以作為 ADC 輸入使用。

軟體檢視

Hempl 的 ADC 模組用於配置和讀取 ADC 輸入。至少需要兩個函式呼叫：一個啟動轉換，另一個讀取結果值，結果值範圍從 0（在 0V 時）到 1023（在 3.3V 時）。

在 PicoLisp 中

# Repeatedly measure and print the value on ADC channel 0
(setq adc-channel 0) # Measure the first ADC channel
(loop
   (adc-sample adc-channel 1) # start conversion of one sample
   (prinl (adc-getsample adc-channel)) ) # read the result and print it

如果 ADC 引腳沒有用作 ADC 輸入，它可以透過在 PIO 子系統中呼叫 setdir 函式來用作通用 PIO 引腳。例如，要將 BUS5 引腳 7（ADC5）用作 PIO 輸出而不是 ADC 輸入，你可以使用以下程式碼

(pio-pin-setdir *pio-output* 'PA_24)

請注意，ADC 的 setclock 函式在 AVR32 上沒有實現。參見問題 #25。

進一步閱讀

Atmel AT32UC3A 資料手冊第 33 章：模數轉換器 (ADC)。