小凌派-RK2206OpenHarmony开发板例程系列之一：ADC按键案例

一、简介
在嵌入式系统产品开发中，按键板的设计是最基本的，也是项目评估阶段必须要考虑的问题。其实现方式有很多种，具体使用那一种就需要结合可用IO数量，并综合考虑成本，做出最终选择。传统的按键检测方法是一个按键对应一个GPIO口，进行高低电平输入检测。可是在GPIO口紧缺的情况下，不得不需要一个有效的解决方案，其中ADC检测实现按键功能是一种相对有效的解决方案。
ADC检测实现简单实用的按键方法：仅需要一个ADC和若干个电阻就可实现多个按键的输入检测。工作原理：按下按键时，通过电阻分压得到不同的电压值，ADC采集在各个范围内的值来判定是哪个按键按下。
本文采用RK2206芯片自带的逐次逼近寄存器型模数转换器（Successive-Approximation Analog to Digital Converter），是一种常用的A/D转换结构，其较低的功耗表现，不错的转换速率，在有低功耗要求（可穿戴设备、物联网）的数据采集场景下广泛应用。
二、硬件电路设计
ADC检测实现简单实用的按键方法：仅需要一个ADC和若干个电阻就可实现多个按键的输入检测。工作原理：按下按键时，通过电阻分压得到不同的电压值，ADC采集在各个范围内的值来判定是哪个按键按下。
模块整体硬件电路如下图所示，电路中包含了1根ADC引脚和4个按键。

图1 硬件电路图

其中，4个按键分别连接不同的电阻。当按键按下时，USER_KEY_ADC检测到不同的电压。具体如下所示：

表1 按键对应电压表

USER_KEY_ADC引脚连接到RK2206芯片的GPIO0_C5，如下图所示：

图2 USER_KEY_ADC引脚的硬件电路图

三、ADC接口
ADC相应接口头文件在：
/device/rockchip/rk2206/adapter/include/lz_hardware.h
RK2206芯片提供以下两大类接口：
（1）初始化、销毁ADC；
（2）ADC读操作。
具体接口如PPT所示。以下我们详细讲解这些接口。
（1）LzSaradcInit
该函数主要功能是SARADC设备初始化。
int LzSaradcInit(void);
成功返回LZ_HARDWARE_SUCCESS, 其余为失败。
（2）LzSaradcDeinit
该函数主要功能是SARADC设备释放。
int LzSaradcDeinit(void);
成功返回LZ_HARDWARE_SUCCESS, 其余为失败。
（3）LzSaradcReadValue
该函数主要功能是SARADC设备读取。
int LzSaradcReadValue(unsigned int chn, unsigned int *val);
参数chn：ADC通道id；
参数val：读取值。
成功返回LZ_HARDWARE_SUCCESS, 其余为失败。
四、程序设计
ADC按键程序每1秒通过GPIO0_PC5读取一次按键电压，通过电压数值判断当前是哪个按键被按下，并打印出该按键名称。
如图所示为ADC按键主程序流程图，开机LiteOS系统初始化后，进入主程序先初始化ADC设备。程序进入主循环，1秒获取一次ADC采样电压，判断：
（1）采样电压在0.00~0.11V之间，则当前是按下Key1，打印Key1；
（2）采样电压在0.45~0.65V之间，则当前是按下Key2，打印Key2；
（3）采样电压在0.90~1.1V之间，则当前是按下Key3，打印Key3；
（4）采样电压在1.55~1.75V之间，则当前是按下Key4，打印Key4；
（5）当前无按键。

图3主程序流程图

void adc_process()
{
    float voltage;

    /* 初始化adc设备 */
    adc_dev_init();
    
    while (1)
    {
        printf("***************Adc Example*************\r\n");
        /*获取电压值*/
        voltage = adc_get_voltage();
        printf("vlt:%.3fV\n", voltage);

        if ((0.11 >= voltage) && (voltage >= 0.00))
        {
            printf("\tKey1\n");
        }
        else if ((0.65 >= voltage) && (voltage >= 0.45))
        {
            printf("\tKey2\n");
        }
        else if ((1.1 >= voltage) && (voltage >= 0.9))
        {
            printf("\tKey3\n");
        }
        else if ((1.75 >= voltage) && (voltage >= 1.55))
        {
            printf("\tKey4\n");
        }

        /* 睡眠1秒 */
        LOS_Msleep(1000);
    }
}

ADC初始化程序主要分为ADC初始化和配置ADC参考电压为外部电压两部分：

static unsigned int adc_dev_init()
{
    unsigned int ret = 0;
    uint32_t *pGrfSocCon29 = (uint32_t *)(0x41050000U + 0x274U);
    uint32_t ulValue;

    ret = DevIoInit(m_adcKey);
    if (ret != LZ_HARDWARE_SUCCESS)
    {
        printf("%s, %s, %d: ADC Key IO Init fail\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
        return __LINE__;
    }
    ret = LzSaradcInit();
    if (ret != LZ_HARDWARE_SUCCESS) {
        printf("%s, %s, %d: ADC Init fail\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
        return __LINE__;
}

    /* 设置saradc的电压信号，选择AVDD */
    ulValue = *pGrfSocCon29;
    ulValue &= ~(0x1 << 4);
    ulValue |= ((0x1 << 4) << 16);
    *pGrfSocCon29 = ulValue;
    
    return 0;
}

RK2206芯片采用一种逐次逼近寄存器型模数转换器（Successive-Approximation Analog to Digital Converter），是一种常用的A/D转换结构，其较低的功耗表现，还不错的转换速率，在有低功耗要求（可穿戴设备、物联网）的数据采集场景下广泛应用。该ADC采用10bit采样，最高电压为3.3V。简而言之，ADC采样读取的数据，bit[0~9]有效，且最高数值0x400（即1024）代表实际电压差3.3V，也就是说1个数值等于3.3V / 1024 = 0.003222V。

static float adc_get_voltage()
{
    unsigned int ret = LZ_HARDWARE_SUCCESS;
    unsigned int data = 0;

    ret = LzSaradcReadValue(ADC_CHANNEL, &data);
    if (ret != LZ_HARDWARE_SUCCESS)
    {
        printf("%s, %s, %d: ADC Read Fail\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
        return 0.0;
}

return (float)(data * 3.3 / 1024.0);
}

五、编译过程
1、打开sdk下面路径的文件
/vendor/lockzhiner/rk2206/samples/b1_adc/adc_example.c
注意：Gitee上的ADC案例为通用案例，请大家根据上述的需求修改相关源代码。
2、修改编译脚本
修改 vendor/lockzhiner/rk2206/sample 路径下 BUILD.gn 文件，指定 adc_example 参与编译。
“./b0_adc:adc_example”,
修改 device/lockzhiner/rk2206/sdk_liteos 路径下 Makefile 文件，添加 -ladc_example 参与编译。
hardware_LIBS = -lhal_iothardware -lhardware -ladc_example
3、编译固件

hb set -root .
hb set
hb build -f

4、烧写固件
5、通过串口查看结果
运行结果

***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
***************Adc Example*************
vlt:3.297V
……

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