内部温度传感器

Posted 2022-08-09 Bruceoxl

开发环境：
MDK：Keil 5.30
开发板：GD32F207I-EVAL
MCU：GD32F207IK

14.1内部温度传感器工作原理

GD32 有一个内部的温度传感器，可以用来测量 CPU 及周围的温度(TA)。该温度传感器在内部和 ADCx_IN16 输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压转换成数字值。温度传感器模拟输入推荐采样时间是 17.1μs。GD32 的内部温度传感器支持的温度范围为： -40~125度。精度比较差，为±1.5℃左右。

GD32 内部温度传感器的使用很简单，只要设置一下内部 ADC，并激活其内部通道就差不多了。关于 ADC 的设置，我们在前面的章节已经进行了详细的介绍，这里就不再多说。接下来我们介绍一下和温度传感器设置相关的 2 个地方。

第一个地方，我们要使用 GD32的内部温度传感器，必须先激活 ADC 的内部通道，这里通过 ADC_CTL1的 TSVREN位（bit23）设置。设置该位为 1 则启用内部温度传感器。

第二个地方， GD32的内部温度传感器固定的连接在 ADC 的通道 16 上，所以，我们在设置好 ADC 之后只要读取通道 16 的值，就是温度传感器返回来的电压值了。根据这个值，我们就可以计算出当前温度。GD32内置一个温度传感器，通过 ADC_IN16这个通道可以读出温度传感器的电压。其中给出了一个计算公式：

Temperature (in ℃) = (V25- Vsense) / Avg_Slope + 25

 公式中的 Vsense 就是在 ADC_IN16读到的数值。单位是V。
 Avg_Slope 就是温度与 ADC 数值转换的斜率。最小=4.0 典型=4.3 最大=4.6 单位是 mV/℃
 V25 最小=1.34V 典型=1.43V 最大=1.52V

现在，我们就可以总结一下 GD32内部温度传感器使用的步骤了，如下：

1）设置 ADC，开启内部温度传感器。
关于如何设置 ADC，上一节已经介绍了，我们采用与上一节相似的设置。 不同的是上一节温度传感器是读取外部通道的值，而内部温度传感器相当与把通道端口连接在内部温度传感器上。所以这里，我们要开启内部温度传感器功能:

adc_tempsensor_vrefint_enable();

2）读取通道 16 的 AD 值，计算结果。
在设置完之后，我们就可以读取温度传感器的电压值了， 得到该值就可以用上面的公式计算温度值。
例如读到 Vsense= 1.30V。分别取 V25和 Avg_Slope 的典型值，

计算得到：(1.43 - 1.30)/0.0043 + 25 = 55.23

所以温度大约为 55℃。

 GD32内部温度传感器与 ADC 的通道16相连，与 ADC 配合使用实现温度测量；
 测量范围–40~125℃，精度±1.5℃。
 温度传感器产生一个随温度线性变化的电压，转换范围在2V < VDDA < 3.6V之间。

14.2内部温度传感器读取实现

内部ADC实现代码很简单，配置函数如下：

/*
    brief      Configure the ADC peripheral
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
void adc_config(void)

    /* enable GPIOC clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);

    /* enable ADC0 clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0);
	
    /* config ADC clock */
    rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV8);
	
    /* config the GPIO as analog mode */
    gpio_init(GPIOC, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_3);

    /* ADC mode config */
    adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);
	
    /* ADC continuous mode function disable */
    adc_special_function_config(ADC0, ADC_CONTINUOUS_MODE, DISABLE);

    /* ADC data alignment config */
    adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    /* ADC channel length config */
    adc_channel_length_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, 1);

    /* ADC regular channel config */
    adc_regular_channel_config(ADC0, 0, ADC_CHANNEL_16, ADC_SAMPLETIME_1POINT5);

    /* ADC trigger config */
    adc_external_trigger_source_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE);

    /* ADC external trigger enable */
    adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);

    /* ADC temperature and Vrefint enable */
    adc_tempsensor_vrefint_enable();

    /* enable ADC interface */
    adc_enable(ADC0);
    delay_ms(1);

    /* ADC calibration and reset calibration */
    adc_calibration_enable(ADC0);

主函数也很简单：

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)

    uint32_t ad=0;  
    uint8_t i=0;

    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1);

    //adc config
    adc_config();

    while(1)
          
        ad=0;
        for(i=0;i<50;i++)
        

            adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

            while(!adc_flag_get(ADC0,ADC_FLAG_EOC));//检查转换标志
            adc_flag_clear(ADC0, ADC_FLAG_EOC); // 清除结束标志
			
            ad=ad+adc_regular_data_read(ADC0);//ADC转换结果
        
        ad=ad/50;
        printf("The current AD value = 0x%04X \\r\\n", ad); 
        printf("The current AD value = %f V \\r\\n",(float)ad / 4096 * 3.3); //实际电压
        printf("temperture =%f\\r\\n\\r\\n",(1.43-3.3/4095*ad)/0.0043+25);

        delay_ms(1000);
    

值得注意的是，获取内部温度的核心代码就以下几行：

adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

while(!adc_flag_get(ADC0,ADC_FLAG_EOC));//检查转换标志
adc_flag_clear(ADC0, ADC_FLAG_EOC); // 清除结束标志

ad=ad+adc_regular_data_read(ADC0);//ADC转换结果

只是为了防止偶然误差，这里求50次的均值。

14.3实验现象

将程序编译好后下载到板子中，通过串口助手可以看到在接收区有温度值输出。

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