ADC的讀取調(diào)整
步驟1：什么是AD轉(zhuǎn)換器？
AD轉(zhuǎn)換器是一種能夠?qū)?a href="http://www.asorrir.com/analog/" target="_blank">模擬（連續(xù)）量轉(zhuǎn)換為數(shù)字（離散）值的電路。這意味著什么？這意味著盡管數(shù)字值只能假設(shè)零和一的組合所形成的離散值，但模擬量可以假設(shè)范圍內(nèi)的任何值。例如，如果我們測量理想AA電池的電壓，則可以找到0V至1.5V之間的任何值，因?yàn)檫@是模擬量。理想燈的輸出狀態(tài)必須僅假設(shè)兩個(gè)狀態(tài)（關(guān)閉或打開），這是一個(gè)離散的幅度。由于微控制器使用這種離散邏輯工作，因此我們需要一種能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量（或離散量）的電路。
步驟2：使用的資源
?一根Lolin32 Lite卡v1.0.0
?將Hantek DSO4102C示波器用作信號發(fā)生器
步驟3：ESP32 ADC
根據(jù)Espressif數(shù)據(jù)，ESP32芯片可能在測量結(jié)果中，從一個(gè)芯片到另一個(gè)芯片的誤差為+/- 6％。
此外，該轉(zhuǎn)換對于每個(gè)可用的讀取范圍都沒有線性答案。樂鑫提供了一種校準(zhǔn)方法，建議用戶在認(rèn)為有必要達(dá)到所需精度時(shí)采用其他方法。
我們將進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并從中顯示ADC響應(yīng)和應(yīng)用數(shù)學(xué)過程讀取調(diào)整的示例。
有幾種（更簡單或更復(fù)雜的）方法可以完成這些修正。由您決定最適合您的項(xiàng)目。
此處顯示的內(nèi)容具有說明性目的，并嘗試解決在調(diào)整過程中可以觀察到的有趣點(diǎn)。
步驟4：使用的電路
我使用了示波器，其信號發(fā)生器的頻率高達(dá)25 MHz，即Hantek DSO4102C。我們產(chǎn)生了由ESP A/D和示波器讀取的波形。收集的數(shù)據(jù)記錄在csv和電子表格中，我將在文章末尾進(jìn)行下載。
第5步：使用過的符號
我們選擇了一個(gè)低頻梯形信號，該信號可以訪問整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)的斜坡。
步驟6：示波器獲得的數(shù)據(jù)
捕獲由示波器執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲在csv文件中。請注意信號的上升和下降斜率上的輕微彎曲。
步驟7：示波器獲得的數(shù)據(jù)（Excel中的csv文件）
我們在這里進(jìn)行采樣。
步驟8：ADC獲得的數(shù)據(jù)
通過更改傳輸串行速率，我們可以查看ADC捕獲的數(shù)據(jù)。觀察梯形信號的變形。
在Arduino IDE串行繪圖儀上觀察到的數(shù)據(jù)
步驟9：ADC獲得的數(shù)據(jù)-Excel
使用更高的速率和串行終端，我們可以捕獲值并將其應(yīng)用到Excel中進(jìn)行比較。
步驟10：爬坡的比較
我們比較兩個(gè)擋塊的兩個(gè)攀登坡道。
請注意兩個(gè)坡道上出現(xiàn)的曲率。
請注意同樣，對于相同的斜坡，ESP32的采樣數(shù)要比示波器多。
步驟11：計(jì)算采樣數(shù)
由于ESP32提供的樣本數(shù)量比示波器多，因此我們需要將這些值均等化，因?yàn)樗鼈儗⒂米鞅容^兩條曲線的指標(biāo)。
為此，我們將進(jìn)行直接比較。
我們有305個(gè)示波器斜坡樣本和2365個(gè)ADC斜坡樣本。
因?yàn)檫@些斜坡屬于在相同的范圍內(nèi)，可以說每個(gè)示波器大約有7.75個(gè)ADC采樣。
將每個(gè)示波器采樣的索引乘以相同的曲線，但是索引等于ADC和重新分配的數(shù)據(jù)。
要填充新職位的缺失數(shù)據(jù)，我們將應(yīng)用一條曲線，以統(tǒng)計(jì)方式擬合已知數(shù)據(jù)。
步驟12：填補(bǔ)空白-趨勢線
選擇已知數(shù)據(jù)（藍(lán)點(diǎn)），方法是單擊，然后用右鍵單擊，我們選擇：“添加趨勢線。. 。”
在出現(xiàn)的窗口中，我們選擇多項(xiàng)式類型（階數(shù)2就足夠了。）
我們還選中了“在圖表中查看方程式”和“顯示”圖表中的R平方值”。
我們單擊“關(guān)閉”。
步驟13：填補(bǔ)空白-2級多項(xiàng)式曲線
Excel為我們提供了兩條新信息：
請記住，距離1越近，方程越合適。
我們不需深入研究所涉及的數(shù)學(xué)，而僅將其用作工具即可。
步驟14：填補(bǔ)空白-評估函數(shù)
讓我們填補(bǔ)用等式生成的數(shù)據(jù)在采樣間隙中。然后，逐點(diǎn)比較它們。
y = -9E-08x2 + 0，0014x + 0，1505
R2= 0 ，9999
示波器電壓= -9E-08 * index2 + 0，0014 * index + 0，1505
步驟15：將示波器電壓轉(zhuǎn)換為等效值以與ADC進(jìn)行比較
讓我們利用這一點(diǎn)還將示波器電壓的值轉(zhuǎn)換為等效ADC
由于在ESP32的ADP中獲得的最高值為4095，相當(dāng)于相同索引的2.958V讀數(shù)，我們可以這樣說：
每個(gè)示波器的測量電壓大約等于AD的1384.4單位。因此，我們可以將示波器的所有測量值乘以該值。
步驟16：比較獲得的兩個(gè)斜坡
可視化
步驟17：ADC讀數(shù)差異的行為（錯(cuò)誤）
下面的曲線顯示了ADC讀數(shù)的差異如何隨測量變化的行為。通過收集這些數(shù)據(jù)，我們可以找到校正函數(shù)。
要找到此曲線，我們只需繪制每個(gè)度量中的差異作為每個(gè)可能AD位置（0至4095）的函數(shù)即可。
p》
步驟18：ADC讀取差異行為-查找校正函數(shù)
我們可以在Excel中通過添加趨勢線來確定校正函數(shù)，現(xiàn)在已達(dá)到較高的程度，直到它完全適合我們的數(shù)據(jù)為止。
步驟19：使用其他軟件
用于確定曲線的其他有趣軟件是PolySolve，可直接在以下鏈接上使用：https：//arachnoid.com/polysolve/或作為Java應(yīng)用程序下載
它允許應(yīng)用高級多項(xiàng)式回歸和格式化函數(shù)以及其他功能的交付。
要使用它，只需在第一行文本中輸入數(shù)據(jù)即可。框。數(shù)據(jù)必須遵循X，Y的順序，并以逗號或制表符分隔。請謹(jǐn)慎使用正確的點(diǎn)作為小數(shù)點(diǎn)。
如果正確設(shè)置了輸入數(shù)據(jù)的格式，則會在下一個(gè)框中顯示一個(gè)圖表。
這是我們ADC誤差曲線的變化方式。
此窗口將顯示回歸的結(jié)果，包括函數(shù)充足性數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以用幾種方式格式化其輸出：作為C/C ++函數(shù)，系數(shù)列表，函數(shù)
注意：注意小數(shù)點(diǎn)分隔符
步驟20：常量和設(shè)置（）
I在此處指出用于模擬捕獲的GPIO。我初始化了串行端口以及用于模擬捕獲的引腳。
const int pin_leitura = 36; //GPIO usado para captura analógica
void setup（） {
Serial.begin（1000000）; //Iniciciando a porta serial somente para debug
pinMode（pin_leitura， INPUT）; //Pino utilizado para captura analógica
}
步驟21：循環(huán)（）和校正函數(shù)
我們會捕獲調(diào)整后的電壓，然后打印帶有或不帶有正確校正的值。
void loop（） {
int valor_analogico = analogRead（pin_leitura）; //realiza a captura da tens?o ajustada
//Serial.print（valor_analogico + f（valor_analogico））; //imprime os valores para debug （COM CORRE??O）
Serial.print（valor_analogico）; //imprimime os valores para debug （SEM CORRE??O）
Serial.print（“，”）;
Serial.print（4095）;//cria uma linha para marcar o valor máximo de 4095
Serial.print（“，”）;
Serial.println（0）; //cria uma linha para marcar o valor mínimo de 0
}
第12行中的通知中，我們可以選擇使用
步驟22：使用PolySolve校正函數(shù)
在這里，我們在Arduino IDE內(nèi)部使用PolySolve函數(shù)
/*
Mode： normal
Polynomial degree 6， 2365 x，y data pairs
Correlation coefficient （r^2） = 9，907187626418e-01
Standard error = 1，353761109831e+01
Output form： C/C++ function：
Copyright ? 2012， P. Lutus -- http://www.arachnoid.com. All Rights Reserved.
*/
double f（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）
+ -5.306931174991e-14 * pow（x， 5）
+ 4.787659214703e-18 * pow（x， 6）;
}
注意逗號分隔作為小數(shù)點(diǎn)分隔符。
步驟23：帶有校正的捕獲-繪圖儀序列
步驟24：計(jì)算成本
要執(zhí)行多項(xiàng)式計(jì)算，處理器必須處理此任務(wù)。這可能會導(dǎo)致執(zhí)行延遲，具體取決于源代碼和可用的計(jì)算能力。
在這里，我們看到了使用多項(xiàng)式多項(xiàng)式的測試結(jié)果表。注意使用pow（）函數(shù)的時(shí)間與不使用pow（）函數(shù)的時(shí)間之間的時(shí)差。
步驟25：測試代碼-設(shè)置（）和循環(huán)啟動（）
在這里，我們有測試中使用的代碼。
void setup（） {
Serial.begin（1000000）; //Iniciando a porta serial somente para debug
}
void loop（） {
float valor_analogico = 500.0; //um valor arbtrario
float quantidade = 10000.0; //quantidade de chamadas
float contador = 0.0; //contador de chamadas
步驟26：測試代碼-循環(huán)（）和處理
我使用了micros（）函數(shù)來獲取以微秒為單位的值。
//============= inicia o processo
float agora = micros（）; //marca o instante inicial
while （contador 《 quantidade） {
//v（valor_analogico）; //fun??o vazia
//r（valor_analogico）; //fun??o com retorno
//f0（valor_analogico）; //grau 0
//f1（valor_analogico）; //grau 1
//f2（valor_analogico）; //grau 2
//f3（valor_analogico）; //grau 3
//f4（valor_analogico）; //grau 4
//f5（valor_analogico）; //grau 5
//f6（valor_analogico）; //grau 6
//f13_semPow（valor_analogico）; //grau 13o SEM a fun??o POW
//f13_comPow（valor_analogico）; //grau 13o COM a fun??o POW
contador++;
}
agora = （micros（） - agora） / quantidade; //determina o intervalo que se passou para cada itera??o
//============= finaliza o processo
步驟27：測試代碼-循環(huán)（）-結(jié)果
我們打印從13級函數(shù)返回的值（帶有和不帶有POW進(jìn)行比較）以及處理間隔。
//imprime o valor retornado da fun??o de grau 13 com e sem POW para compara??o
Serial.print（f13_semPow（valor_analogico））; //grau 13o SEM a fun??o POW
Serial.print（“ - ”）;
Serial.print（f13_comPow（valor_analogico））; //grau 13o COM a fun??o POW
Serial.print（“ - ”）;
//imprime o intervalo do processamento
Serial.println（agora， 6）;
}
步驟28：測試代碼-使用的函數(shù)
空度為0和1的函數(shù)（僅帶返回）。
//FUN??O VAZIA
double v（double x） {
}
//FUN??O SOMENTE COM RETORNO
double r（double x） {
return x;
}
//FUN??O DE GRAU 0
double f0（double x） {
return 2.202196968876e+02;
}
//FUN??O DE GRAU 1
double f1（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x;
}
2、3和4級函數(shù)。
//FUN??O DE GRAU 2
double f2（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）;
}
//FUN??O DE GRAU 3
double f3（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）;
}
//FUN??O DE GRAU 4
double f4（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）;
}
5和6級函數(shù)。
//FUN??O DE GRAU 5
double f5（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）
+ -5.306931174991e-14 * pow（x， 5）;
}
//FUN??O DE GRAU 6
double f6（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）
+ -5.306931174991e-14 * pow（x， 5）
+ 4.787659214703e-18 * pow（x， 6）;
}
使用POW的13級函數(shù)。
//FUN??O DE GRAU 13 USANDO O POW
double f13_comPow（double x） {
return 2， 161282383460e+02
+ 3， 944594843419e-01 * x
+ 5， 395439724295e-04 * pow（x， 2）
+ -3， 968558178426e-06 * pow（x， 3）
+ 1， 047910519933e-08 * pow（x， 4）
+ -1， 479271312313e-11 * pow（x， 5）
+ 1， 220894795714e-14 * pow（x， 6）
+ -6， 136200785076e-18 * pow（x， 7）
+ 1， 910015248179e-21 * pow（x， 8）
+ -3， 566607830903e-25 * pow（x， 9）
+ 5， 000280815521e-30 * pow（x， 10）
+ 3， 434515045670e-32 * pow（x， 11）
+ -1， 407635444704e-35 * pow（x， 12）
+ 9，871816383223e-40 * pow（x，13）;
}
不使用13級函數(shù)POW。
//FUN??O DE GRAU SEM USAR O POW
double f13_semPow（double x） {
return 2， 161282383460e+02
+ 3， 944594843419e-01 * x
+ 5， 395439724295e-04 * x * x
+ -3， 968558178426e-06 * x * x * x
+ 1， 047910519933e-08 * x * x * x * x
+ -1， 479271312313e-11 * x * x * x * x * x
+ 1， 220894795714e-14 * x * x * x * x * x * x
+ -6， 136200785076e-18 * x * x * x * x * x * x * x
+ 1， 910015248179e-21 * x * x * x * x * x * x * x * x
+ -3， 566607830903e-25 * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ 5， 000280815521e-30 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ 3， 434515045670e-32 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ -1， 407635444704e-35 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ 9， 871816383223e-40 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x;
}
責(zé)任編輯：wv
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