CH32內(nèi)部參考電壓的自學(xué)筆記

CH32V/F單片機(jī)能夠在一定的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行工作，以CH32V203C8T6 芯片為例，在不使用 USB 外設(shè)時(shí)，最低工作電壓能夠達(dá)到 2.4V。較為寬泛的工作電壓，允許單片機(jī)直接使用電池供電，但由于 CH32V203C8T6 芯片沒有獨(dú)立的 Vref 引腳，使用 ADC 的過程中無法換算出真實(shí)的電壓。為解決無法獲得真實(shí)電壓的問題，可以使用內(nèi)置參考電壓換算當(dāng)前供電電壓（即 ADC參考電壓）。對(duì)于項(xiàng)目要求精確測(cè)量時(shí)，也可嘗試使用該方法對(duì) ADC 進(jìn)行校準(zhǔn)。

電源電壓的換算

CH32V203C8T6 芯片內(nèi)部參考電壓是典型值為 1.2V，正負(fù)偏差為 0.04V 的電壓范圍，在 ADC 轉(zhuǎn)換精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)景下，可以直接使用 1.2V 換算芯片供電電壓。

如果需要更加精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，就應(yīng)在穩(wěn)定的供電條件下，先對(duì)內(nèi)部參考電壓進(jìn)行測(cè)量并將結(jié)果保存在 Flash 中，實(shí)際的使用過程中，再根據(jù)已知的內(nèi)部參考電壓進(jìn)行換算。

實(shí)現(xiàn)上述操作，可參考以下代碼：

u16 ADC_val = 0;s32 val_mv = 0;u16 Vref = 0; // Flash中存儲(chǔ)的內(nèi)部參考電壓實(shí)測(cè)值s32 Vref_To_VDD = 0; // 由Vref的實(shí)測(cè)值換算出的電源電壓值
if ( *(u32*)(FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR) == 0xe339e339 ) { // 判斷Flash中是否有內(nèi)部參考電壓的實(shí)測(cè)值 printf("Address:0x%08x -> %08x\r\n", FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR, *(u32*)(FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR)); // 獲取內(nèi)部參考電壓實(shí)測(cè)值，此時(shí)務(wù)必保證電源電壓或參考電壓（如果有）的準(zhǔn)確 ADC_val = Get_ADC_Average(ADC_Channel_Vrefint, 255); // 255次取平均 ADC_val = Get_ConversionVal(ADC_val); val_mv = (ADC_val * 3300 / 4096); printf("Vref_mv -> %d\r\n", val_mv); // 將測(cè)得的結(jié)果存儲(chǔ)在Flash中 buf[0] = val_mv; FLASH_Unlock_Fast(); FLASH_ProgramPage_Fast(FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR, buf); FLASH_Lock_Fast(); printf("Address:0x%08x -> %08x\r\n", FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR, *(u32*)(FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR));} else { printf("Address:0x%08x -> %08x\r\n", FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR, *(u32*)(FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR)); Vref = *(u32*)(FAST_FLASH_PROGRAM_START_ADDR); ADC_val = Get_ADC_Average(ADC_Channel_Vrefint, 255); // 255次取平均 ADC_val = Get_ConversionVal(ADC_val); Vref_To_VDD = (4096 * Vref / ADC_val); printf("Vref_To_VDD_mV -> %d\r\n", Vref_To_VDD); }

ADC 初始化過程中的校準(zhǔn)

ADC 初始化函數(shù)中完成了一次校準(zhǔn)過程，經(jīng)過校準(zhǔn)環(huán)節(jié)可大幅減小因內(nèi)部電容器組的變化而造成的精準(zhǔn)度誤差。校準(zhǔn)過程中 ADC 僅獲取了 Vcc 的采樣值，與實(shí)際電壓大小無關(guān)，因此，在浮動(dòng)電壓供電的場(chǎng)景中，不會(huì)引入額外的誤差。獲取校準(zhǔn)值函數(shù)，通過寫 ADC_CTLR2 寄存器的 RSTCAL 位置 1 初始化校準(zhǔn)寄存器，等待 RSTCAL 硬件清 0完成初始化。置位 CAL 位，啟動(dòng)校準(zhǔn)功能，校準(zhǔn)結(jié)束后，硬件自動(dòng)清除 CAL 位，將校準(zhǔn)碼存儲(chǔ)到 ADC_RDATAR 中。使用多次校準(zhǔn)結(jié)果，計(jì)算 ADC 補(bǔ)償。

int16_t Get_CalibrationValue(ADC_TypeDef *ADCx){ __IO uint8_t i, j; uint16_t buf[10]; __IO uint16_t t;#if defined (CH32V20x_D6) __IO uint16_t p;#endif

for(i = 0; i < 10; i++){ ADC_ResetCalibration(ADCx); while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCx)); ADC_StartCalibration(ADCx); while(ADC_GetCalibrationStatus(ADCx)); buf[i] = ADCx->RDATAR;// printf("CalibrationValue[%d]->%d\r\n", i, buf[i]); }

for(i = 0; i < 10; i++){ for(j = 0; j < 9; j++){ if(buf[j] > buf[j + 1]) { t = buf[j]; buf[j] = buf[j + 1]; buf[j + 1] = t; } } }

#if defined (CH32V20x_D8) || defined (CH32V20x_D8W) t = 0; for( i = 0; i < 6; i++ ) { t += buf[i + 2]; }

t = ( t / 6 ) + ( ( t % 6 ) / 3 );

return ( int16_t )( 2048 - ( int16_t )t );#else t = 0; p = 0; /* 1024 */ for(i = 0; i < 6; i++ ){ if(buf[i+2] > 1536) break; t += buf[i+2]; }

if(i > 0){ t = ( t / i ) + ( (( t % i )*2) / i ); } else t = 1024;

/* 2048 */ j = 6-i; if(j > 0){ for(; i < 6; i++ ){ p += buf[i+2]; }

p = ( p / j ) + ( (( p % j )*2) / j ); } else p = 2048;

return ( int16_t )(((( int16_t )( 1024 - ( int16_t )t ) + ( int16_t )( 2048 - ( int16_t )p ))/2) + ((( int16_t )( 1024 - ( int16_t )t ) + ( int16_t )( 2048 - ( int16_t )p ))%2));

#endif}

可以在校準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換的 for 循環(huán)中添加打印，觀察每次校準(zhǔn)值結(jié)果是否隨芯片供電電壓（即 ADC 參考電壓）的改變而改變。