Pyboard基本功能---ADC模数转换/DAC数模转换

Posted 2022-10-19 iboundary

ADC模数转换

1.获取ADC类里面的方法

>>> help(pyb.ADC)
object <class ‘ADC‘> is of type type
  read -- <function>
  read_timed -- <function>
  read_timed_multi -- <staticmethod>
>>>

ADC （模拟信号转换为数字量）是嵌入式中最常用的功能之一，在MicroPython 同样也提供了相应的函数，可以直接读取 ADC 转换的结果。在pyboard中，我们需要先导入ADC模块，再指定一个ADC使用的GPIO，然后就可以读取指定GPIO上ADC转换的结果了：

>>> from pyb import ADC,Pin
>>> v = ADC(Pin.cpu.A0)  #定义ADC对象
>>> v
<ADC on Pin(Pin.cpu.A0, mode=Pin.ANALOG) channel=0>
>>> v.read()  #读取ADC结果
1005

通过read（）函数读取的ADC结果是12位的，数值范围为0～4095。

这个方法非常简单，但是不够灵活，不能设置 ADC 转换的参数。因此在pyboard 中，还另外提供了一种使用 ADC 的方法，它先用 ADCAll 函数设置ADC的转换位数，然后用read_channel（）函数读取指定通道的ADC转换结果。

2.获取ADCALL类

>>> help(pyb.ADCAll)
object <class ‘ADCAll‘> is of type type
  read_channel -- <function>
  read_core_temp -- <function>
  read_core_vbat -- <function>
  read_core_vref -- <function>
  read_vref -- <function>
>>>

 实例：

>>> adc = pyb.ADCAll(8)  #设置转换的位数可以是8、10或12
>>> adc
<ADCAll>
>>> adc.read_channel(0)  #读取通道0：PA0
68
>>> adc.read_channel(2)  #读取通道2：PA2
40
>>>

 pyb.ADCAll（）函数会影响所有的ADC端口，因此这两种ADC的方法不要混合使用。

在不需要高精度ADC时，可以通过降低ADC的位数来提高转换速度，还可以通过pyb.ADCAll（）读取内部传感器。

上面介绍的第二种ADC方法还有一个优点，就是可以读取芯片内部的温度传感器、vbat电压和基准电压等参数。

>>> adc.read_core_temp()  #读取内部温度传感器
35.23636245727539
>>> adc.read_core_vbat()  #读取vbat电压
0.1192673966288567
>>> adc.read_core_vref()  #读取内部基准verf电压
1.209596991539001
>>>

注意读取内部传感器时，尽量将ADC位数设置高一些，这样转换结果的误差才比较小。

DAC模数转换

1.获取DAC类里面的方法

>>> help(pyb.DAC)
object <class ‘DAC‘> is of type type
  init -- <function>
  deinit -- <function>
  write -- <function>
  noise -- <function>
  triangle -- <function>
  write_timed -- <function>
  NORMAL -- 0
  CIRCULAR -- 256
>>>

 在PYB V10上，使用了STM32F45RG控制器，它包含两路DAC。利用DAC，我们可以产生0～3.3V的电压，也可以产生各种波形，甚至播放音乐。DAC的基本用法是：

>>> from pyb import DAC
>>> dac = DAC(1)  #X5引脚作为DAC输出
>>> dac.write(128)  #输出1.65V（默认8位精度） 
>>> dac = DAC(1,bits=12)  #设置DAC1为12位精度
>>> dac.write(4095)  #输出3.3V

因为PYB V10有两路DAC，所以DAC函数的参数可以是1或2，分别对应这两路硬件DAC输出。它们对应的GPIO是X5和X6，也就是PA4和PA5。

注意一些STM32控制器中没有DAC模块，这样的pyboard不能使用DAC功能。

 

1.三角波

 

pyb模块中的DAC模块已经自带了三角波功能，我们通过triangle（）函数就可以自动产生三角波。函数的参数代表 DAC 刷新的频率，而一个三角波包含2048个点，因此函数的参数除以2048就代表三角波的频率。（HZ)

>>> from pyb import DAC
>>> dac = DAC(1)
>>> dac.triangle(204800)

 

 

 2.输出正弦波

利用DAC，我们可以轻松实现简易正弦波发生器。

>>> import math
>>> from pyb import DAC
#创建正弦波的缓存
>>> buf = bytearray(100)
>>> for i in range(len(buf)):
...     buf[i] = 128 + int(127*math.sin(2*math.pi*i/len(buf)))
...
#以400HZ频率输出正弦波
>>> dac = DAC(1)
>>> dac.write_timed(buf,400*len(buf),mode=DAC.CIRCULAR)

这段程序中，我们首先计算正弦波的数据，并将它保存到一个数组中；然后使用 write_timed 函数周期改变 DAC，从而产生正弦波。write_timed函数默认使用定时器6，因此使用dac时不要修改定时器6的参数。

 

 

 上面的正弦波是8位精度的，波形会有锯齿感。如果改成12位精度，波形就会平滑多了。

>>> import math
>>> from array import array
>>> from pyb import DAC
#创建正弦波缓存，使用12位精度
>>> buf = array(‘H‘,2048+int(2047*math.sin(2*math.pi*i/128))for i in range(128))
>>> buf
array(‘H‘, [2048, 2148, 2248, 2348, 2447, 2545, 2642, 2737, 2831, 2923, 3012, 3100, 3185, 3267, 3346, 3422, 3495, 3564, 3630, 3692, 3750, 3803, 3853, 3898, 3939, 3975, 4006, 4033, 4055, 4072, 4085, 4092, 4095, 4092, 4085, 4072, 4055, 4033, 4006, 3975, 3939, 3898, 3853, 3803, 3750, 3692, 3630, 3564, 3495, 3422, 3346, 3267, 3185, 3100, 3012, 2923, 2831, 2737, 2642, 2545, 2447, 2348, 2248, 2148, 2048, 1948, 1848, 1748, 1649, 1551, 1454, 1359, 1265, 1173, 1084, 996, 911, 829, 750, 674, 601, 532, 466, 404, 346, 293, 243, 198, 157, 121, 90, 63, 41, 24, 11, 4, 1, 4, 11, 24, 41, 63, 90, 121, 157, 198, 243, 293, 346, 404, 466, 532, 601, 674, 750, 829, 911, 996, 1084, 1173, 1265, 1359, 1454, 1551, 1649, 1748, 1848, 1948])
>>> dac = DAC(1,bits=12)
#输出400HZ的正弦波
>>> dac.write_timed(buf,400*len(buf),mode=DAC.CIRCULAR)

3.产生噪声

使用DAC模块的noise（）函数还可以生成伪随机噪声，如图所示，在产品测试、模拟信号仿真等应用上可以用到这个功能。

>>> from pyb import DAC
>>> dac = DAC(1)
>>> dac.noise(500)  #在DAC1上输出噪声信号

noise（）函数的参数是噪声的频率。

 

 

4.播放音乐

大家可能都知道使用DAC可以播放wav文件。PYB V10上带有两路DAC，也可以播放音乐。当然受限于MCU的资源，目前只能播放WAV文件。而因为STM32F405的SRAM不是太大，所以不能直接播放太大的文件。

为了播放wave文件，我们首先要下载wave库和chunk库，然后准备wav文件，并将wav文件转换成8比特单声道格式，因为目前wave库只能识别这个格式。

再将上面的文件都复制到SD卡或者PYBFlash磁盘的根目录，按下Ctrl-D复位，让pyboard可以识别到新增加的文件。

最后输入下面的代码，将X5输出信号连接到耳机或者音箱的输入，就可以听到音乐了。

 

 参考文件：

● http://microPython.org/resources/examples/wave.py

● http://microPython.org/resources/examples/chunk.py

● http://microPython.org/resources/examples/test.wav

注： 如果在import wave时出现错误，请将文件wave.py中的_collections改为collections。

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