很多時候，一個電壓不僅僅需要定性（高電平或者低電平），而且要定量（了解具體電壓的數值）。這個時候就可以用到模數轉換器（ADC）了。這次的內容是測量開發板搭載的滑動變阻器（VR1）的電壓，然后把ADC轉換的結果通過UART打印出來。同時，也簡單介紹了校准的方法。
SAM4E芯片中，ADC是由AFEC管理的。同時，AFEC可以使用一個多路復用器以選擇需要轉換的信號的通道，也可以通過平均多次ADC轉換的結果以提高轉換精確度。
一、 電路圖
通過順時針方向旋轉該變阻器，PB1引腳電壓將變大，其電壓變化范圍為0—3.3V。使用的AFEC為AFEC0，通道編號為5。
通過JP3可以選擇參考電壓的大小。默認情況下，參考電壓為3.3 V。
需要注意的是，而在JP3短接2、3腳時，參考電壓為3.0 V。
二、 ADC電氣特性
該AFEC有效的時鍾范圍為1—20 MHz，最大采樣頻率是1 MHz。同時也需記下啟動、跟蹤、設置等時間，這在使用AFEC時會用到。另外，傳送時間在芯片手冊中沒有詳細說明，只說明將TRANSFER字段設置為1。
由於需要使用較高波特率進行UART通信，所以將MCK設置為96 MHz。在此情況下，能設置的最高的AFEC時鍾頻率為16 MHz（將AFEC_MR的PRESCAL參數設置為2），即每個AFEC時鍾的周期為62.5 ns。
由此可以計算出，從關閉狀態下，完全啟動AFEC最多需要512個AFEC時鍾。在實際應用中，這個數字可以減小。
三、 AFEC初始化
准備工作為將MCK設置為96 MHz，開啟UART並讓printf通過UART輸出。
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PMC及GPIO設置。
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AFEC工作模式。有兩個寄存器可以設置AFEC的工作模式：
AFEC0->AFEC_MR = AFEC_MR_TRGEN_DIS // 關閉硬件觸發 | AFEC_MR_SLEEP // 轉換完成后進入睡眠模式 | AFEC_MR_PRESCAL(2) // AFEC CLK = 96M / 6 = 16 M | AFEC_MR_STARTUP_SUT512 // MAX 32 us | AFEC_MR_SETTLING_AST3 // MIN 100 ns | AFEC_MR_ANACH_ALLOWED | AFEC_MR_TRACKTIM(2) // MIN 160 ns | AFEC_MR_TRANSFER(1) | AFEC_MR_USEQ_NUM_ORDER ; AFEC0->AFEC_EMR = AFEC_EMR_RES_NO_AVERAGE // 進行 12bit 采樣 ;
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設置增益參數及關閉差分模式：
AFEC0->AFEC_CGR = AFEC_CGR_GAIN5(0); AFEC0->AFEC_DIFFR &= ~((uint32_t)1 << 5); // 不使用差分模式
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啟用通道：
AFEC0->AFEC_CHER = AFEC_CHER_CH5;
四、 實現
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轉換指定通道的輸入
uint16_t GetADCValue(int ch) { // 軟觸發以開始轉換 AFEC0->AFEC_CR = AFEC_CR_START; // 等待轉換完成（通過查詢相應的EOC位判斷轉換是否完成） while ((AFEC0->AFEC_ISR & (1<<ch) )== 0); // 設置通道選擇寄存器，使AFEC_CDR顯示指定通道的轉換結果 AFEC0->AFEC_CSELR = AFEC_CSELR_CSEL(ch); return AFEC0->AFEC_CDR; } -
輪詢滑動變阻器的電壓，並在電壓波動超過指定閥值時打印出當前電壓。
const int min_diff = 10; // 閥值 int diff; uint16_t adcv; // ADC轉換的結果 uint16_t last_adcv = ~0; while(1){ adcv = GetADCValue(5); //判斷電壓波動是否超過閥值 diff = (int32_t)adcv - last_adcv; if (!(diff > (-min_diff) && diff < min_diff)) { last_adcv = adcv; printf("%d\n\r", (int)adcv); } // 等待 for (volatile int i=0; i< 0xFFFF; ++i); }
五、 校准
在運行該示例時，發現當滑動變阻器VR1逆時鍾旋至極限，即PB1引腳電壓為0V時，ADC的輸出為2048左右。而當PB1電壓約為3.3 V的一半時，ADC輸出值約為4095——即達到輸出的最大值。
可以推測出存在一個約為2048的偏移誤差。這個誤差在一個ASF的示例中被提及：“AFEC內部的偏移為0x800……”。所以我們需要對此進行校准：
AFEC0->AFEC_CSELR = 5; //AFEC內部偏移為 0x800 //該校准在參考電壓為3.3V 時有效 AFEC0->AFEC_COCR = AFEC_COCR_AOFF(0x800);
AFEC_COCR的寄存器是作用於AFEC內部的DAC的：
同時，通過該模塊圖也可以知道增益與偏移校准作用於輸入V的方式如下：
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偏移電壓：
V_offset = ( offset / 4096 ) * V_ref
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ADC進行轉換的電壓：
V_adc_in = ( V – V_offset) * gain
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最后，將轉換的數值加上0x800。