小凌派-RK2206OpenHarmony開發(fā)板例程系列之一：ADC按鍵案例

一、簡介
在嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)中，按鍵板的設(shè)計(jì)是最基本的，也是項(xiàng)目評(píng)估階段必須要考慮的問題。其實(shí)現(xiàn)方式有很多種，具體使用那一種就需要結(jié)合可用IO數(shù)量，并綜合考慮成本，做出最終選擇。傳統(tǒng)的按鍵檢測(cè)方法是一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)GPIO口，進(jìn)行高低電平輸入檢測(cè)?？墒窃贕PIO口緊缺的情況下，不得不需要一個(gè)有效的解決方案，其中ADC檢測(cè)實(shí)現(xiàn)按鍵功能是一種相對(duì)有效的解決方案。
ADC檢測(cè)實(shí)現(xiàn)簡單實(shí)用的按鍵方法：僅需要一個(gè)ADC和若干個(gè)電阻就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)按鍵的輸入檢測(cè)。工作原理：按下按鍵時(shí)，通過電阻分壓得到不同的電壓值，ADC采集在各個(gè)范圍內(nèi)的值來判定是哪個(gè)按鍵按下。
本文采用RK2206芯片自帶的逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Successive-Approximation Analog to Digital Converter），是一種常用的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其較低的功耗表現(xiàn)，不錯(cuò)的轉(zhuǎn)換速率，在有低功耗要求（可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)）的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景下廣泛應(yīng)用。
二、硬件電路設(shè)計(jì)
ADC檢測(cè)實(shí)現(xiàn)簡單實(shí)用的按鍵方法：僅需要一個(gè)ADC和若干個(gè)電阻就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)按鍵的輸入檢測(cè)。工作原理：按下按鍵時(shí)，通過電阻分壓得到不同的電壓值，ADC采集在各個(gè)范圍內(nèi)的值來判定是哪個(gè)按鍵按下。
模塊整體硬件電路如下圖所示，電路中包含了1根ADC引腳和4個(gè)按鍵。

圖1 硬件電路圖

其中，4個(gè)按鍵分別連接不同的電阻。當(dāng)按鍵按下時(shí)，USER_KEY_ADC檢測(cè)到不同的電壓。具體如下所示：

表1 按鍵對(duì)應(yīng)電壓表

USER_KEY_ADC引腳連接到RK2206芯片的GPIO0_C5，如下圖所示：

圖2 USER_KEY_ADC引腳的硬件電路圖

三、ADC接口
ADC相應(yīng)接口頭文件在：
/device/rockchip/rk2206/adapter/include/lz_hardware.h
RK2206芯片提供以下兩大類接口：
（1）初始化、銷毀ADC；
（2）ADC讀操作。
具體接口如PPT所示。以下我們?cè)敿?xì)講解這些接口。
（1）LzSaradcInit
該函數(shù)主要功能是SARADC設(shè)備初始化。
int LzSaradcInit(void);
成功返回LZ_HARDWARE_SUCCESS, 其余為失敗。
（2）LzSaradcDeinit
該函數(shù)主要功能是SARADC設(shè)備釋放。
int LzSaradcDeinit(void);
成功返回LZ_HARDWARE_SUCCESS, 其余為失敗。
（3）LzSaradcReadValue
該函數(shù)主要功能是SARADC設(shè)備讀取。
int LzSaradcReadValue(unsigned int chn, unsigned int *val);
參數(shù)chn：ADC通道id；
參數(shù)val：讀取值。
成功返回LZ_HARDWARE_SUCCESS, 其余為失敗。
四、程序設(shè)計(jì)
ADC按鍵程序每1秒通過GPIO0_PC5讀取一次按鍵電壓，通過電壓數(shù)值判斷當(dāng)前是哪個(gè)按鍵被按下，并打印出該按鍵名稱。
如圖所示為ADC按鍵主程序流程圖，開機(jī)LiteOS系統(tǒng)初始化后，進(jìn)入主程序先初始化ADC設(shè)備。程序進(jìn)入主循環(huán)，1秒獲取一次ADC采樣電壓，判斷：
（1）采樣電壓在0.00~0.11V之間，則當(dāng)前是按下Key1，打印Key1；
（2）采樣電壓在0.45~0.65V之間，則當(dāng)前是按下Key2，打印Key2；
（3）采樣電壓在0.90~1.1V之間，則當(dāng)前是按下Key3，打印Key3；
（4）采樣電壓在1.55~1.75V之間，則當(dāng)前是按下Key4，打印Key4；
（5）當(dāng)前無按鍵。

圖3主程序流程圖

复制void adc_process()
{
    float voltage;

    /* 初始化adc設(shè)備 */
    adc_dev_init();
    
    while (1)
    {
        printf("***************Adc Example*************\r\n");
        /*獲取電壓值*/
        voltage = adc_get_voltage();
        printf("vlt:%.3fV\n", voltage);

        if ((0.11 >= voltage) && (voltage >= 0.00))
        {
            printf("\tKey1\n");
        }
        else if ((0.65 >= voltage) && (voltage >= 0.45))
        {
            printf("\tKey2\n");
        }
        else if ((1.1 >= voltage) && (voltage >= 0.9))
        {
            printf("\tKey3\n");
        }
        else if ((1.75 >= voltage) && (voltage >= 1.55))
        {
            printf("\tKey4\n");
        }

        /* 睡眠1秒 */
        LOS_Msleep(1000);
    }
}

ADC初始化程序主要分為ADC初始化和配置ADC參考電壓為外部電壓兩部分：

复制static unsigned int adc_dev_init()
{
    unsigned int ret = 0;
    uint32_t *pGrfSocCon29 = (uint32_t *)(0x41050000U + 0x274U);
    uint32_t ulValue;

    ret = DevIoInit(m_adcKey);
    if (ret != LZ_HARDWARE_SUCCESS)
    {
        printf("%s, %s, %d: ADC Key IO Init fail\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
        return __LINE__;
    }
    ret = LzSaradcInit();
    if (ret != LZ_HARDWARE_SUCCESS) {
        printf("%s, %s, %d: ADC Init fail\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
        return __LINE__;
}

    /* 設(shè)置saradc的電壓信號(hào)，選擇AVDD */
    ulValue = *pGrfSocCon29;
    ulValue &= ~(0x1 << 4);
    ulValue |= ((0x1 << 4) << 16);
    *pGrfSocCon29 = ulValue;
    
    return 0;
}

RK2206芯片采用一種逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Successive-Approximation Analog to Digital Converter），是一種常用的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其較低的功耗表現(xiàn)，還不錯(cuò)的轉(zhuǎn)換速率，在有低功耗要求（可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)）的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景下廣泛應(yīng)用。該ADC采用10bit采樣，最高電壓為3.3V。簡而言之，ADC采樣讀取的數(shù)據(jù)，bit[0~9]有效，且最高數(shù)值0x400（即1024）代表實(shí)際電壓差3.3V，也就是說1個(gè)數(shù)值等于3.3V / 1024 = 0.003222V。

复制static float adc_get_voltage()
{
    unsigned int ret = LZ_HARDWARE_SUCCESS;
    unsigned int data = 0;

    ret = LzSaradcReadValue(ADC_CHANNEL, &data);
    if (ret != LZ_HARDWARE_SUCCESS)
    {
        printf("%s, %s, %d: ADC Read Fail\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
        return 0.0;
}

return (float)(data * 3.3 / 1024.0);
}

五、編譯過程
1、打開sdk下面路徑的文件
/vendor/lockzhiner/rk2206/samples/b1_adc/adc_example.c
注意：Gitee上的ADC案例為通用案例，請(qǐng)大家根據(jù)上述的需求修改相關(guān)源代碼。
2、修改編譯腳本
修改 vendor/lockzhiner/rk2206/sample 路徑下 BUILD.gn 文件，指定 adc_example 參與編譯。
“./b0_adc:adc_example”,
修改 device/lockzhiner/rk2206/sdk_liteos 路徑下 Makefile 文件，添加 -ladc_example 參與編譯。
hardware_LIBS = -lhal_iothardware -lhardware -ladc_example
3、編譯固件

复制hb set -root .
hb set
hb build -f

4、燒寫固件
5、通過串口查看結(jié)果
運(yùn)行結(jié)果

复制***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
……

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