ESP32S3基于espidf ADC使用

---

• 官方在线文档介绍模数转换器：https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/stable/esp32s3/api-reference/peripherals/adc_oneshot.html
• 🔖espidf版本：v5.4

• 模数转换器 (ADC)转换方式：
• • 模数转换器 (ADC) 单次转换模式驱动
• • 模数转换器 (ADC) 连续转换模式驱动
• • 模数转换器 (ADC) 带校准驱动

• ESP32-S3 功能框图
  

ESP32S3 ADC介绍

ESP32-S3 内置了两个 12 位的 SAR ADC，可测量最多来自 20 个管脚的模拟信号。

• SAR ADC概图
  

主要特性

• 支持 12 位采样分辨率
  • 支持采集最多 20 个管脚上的模拟电压

• RTC ADC1/2 控制器：
  – 支持单次转换
  – 支持在低功耗模式下工作，如 Deep-sleep
  – 可由 ULP 协处理器配置

• DIG ADC1 控制器：
  – 配有多通道扫描控制模块，支持多通道扫描模式
  – 提供模式控制模块，支持单 SAR ADC 采样模式
  – 在多通道扫描模式下，支持自定义扫描通道顺序
  – 提供两个滤波器，滤波系数可配
  – 支持阈值监控，采样值大于设置的高阈值或小于设置的低阈值将产生中断
  – 支持 DMA。

• SAR ADC 的主要元件与连接情况见图
  
  

• SAR ADC 模块主要包括以下部分：
  • SAR ADC1：可对 10 个通道进行电压检测；
  • SAR ADC2：可对 10 个通道进行电压检测；

• SAR ADC 的信号输入
  
  

ADC 转换和衰减

SAR ADC 转换模拟信号时，转换分辨率（12 位）电压范围为 0 mV ~ Vref。其中，Vref 为 SAR ADC 内部参考电
压，出厂设定为 1100 mV。因此，转换结果 (data) 可以使用以下公式转换成模拟电压输出 Vdata：

• ADC 经硬件校准和 软件校准后的结果如表下表 所示。如需更高的精度，可选用其他方法自行校准。
  

• ✨在使用ADC测量模拟输入电压时，被测电压信号，阈值最好不要超过3V。不然精度会比上表所述低。

• 针对esp32型号，只有在未启动Wi-Fi 驱动程序下，才能使用 ADC2。
  
• esp32S3 SAR ADC2的数字控制器无法工作

ESP32-S3 SAR ADC2 的数字控制器（即DIGADC2控制器）可能收到错误的采样启动信号，导致控制器进入无法工作的状态。

• 无变通方法。建议使用RTC控制器来控制SAR ADC2。

🔰编译器不同版本和ADC驱动程序差异

• 在当前所使用的v5.4版本下，所调用的ADC驱动头文件：

    adc_cali.hadc_cali_scheme.hadc_continuous.hadc_oneshot.h

• 在旧版本中，所包含的头文件：

#include "driver/adc.h"

当前版本（v5.4）下，部分旧版本的API程序还是可以使用，可能在未来某个版本中会全部移除。有些API已经不支持了，仍继续使用的话，程序运行可能会报错。并且编译时会报警告信息：

#warning "legacy adc driver is deprecated, please migrate to use esp_adc/adc_oneshot.h and esp_adc/adc_continuous.h for oneshot mode and continuous mode drivers respectively"

📘数转换器 (ADC) 单次转换模式驱动

---

• 所需包含的头文件：

#include "esp_adc/adc_oneshot.h"

• ADC 驱动代码

• 模数转换器 (ADC) 单次转换模式驱动可以参考：v5.4\esp-idf\examples\peripherals\adc\oneshot_read

#include <stdio.h>
#include "esp_adc/adc_oneshot.h"#define ADC1_CHANNEL ADC_CHANNEL_6  // 使用 ADC1 通道 6 (GPIO 6)
#define ADC_ATTEN    ADC_ATTEN_DB_12  // 衰减值
#define ADC_BITWIDTH ADC_BITWIDTH_12  // 位宽void app_main(void) {// 初始化 ADC 单元adc_oneshot_unit_handle_t adc1_handle;adc_oneshot_unit_init_cfg_t init_config = {.unit_id = ADC_UNIT_1,  // 使用 ADC1};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_unit_init(&init_config, &adc1_handle));// 配置 ADC 通道adc_oneshot_chan_cfg_t channel_config = {.atten = ADC_ATTEN,  // 衰减值.bitwidth = ADC_BITWIDTH,  // 位宽};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_config_channel(adc1_handle, ADC1_CHANNEL, &channel_config));// 读取 ADC 值while (1) {int adc_raw_value = 0;ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_read(adc1_handle, ADC1_CHANNEL, &adc_raw_value));printf("ADC Raw Value: %d\n", adc_raw_value);// 延时 1 秒vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}// 释放资源（此代码不会执行到此处，仅为示例）ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_unit_deinit(adc1_handle));
}

📗模数转换器 (ADC) 校准驱动

#include <stdio.h>
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_adc/adc_continuous.h"
#include "esp_adc/adc_oneshot.h"
//#include "esp_adc/adc_oneshot_unit.h"
#include "esp_adc/adc_cali.h"
#include "esp_adc/adc_cali_scheme.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"
#include "esp_err.h"#define TAG "ADC_CAL"#define DEFAULT_VREF    1100  // 默认内部参考电压 (mV)
#define NO_OF_SAMPLES   64    // 采样次数
#define ADC1_CHANNEL ADC_CHANNEL_6  // 使用 ADC1 通道 6 (GPIO 6)
#define ADC_ATTEN    ADC_ATTEN_DB_12  // 衰减值
#define ADC_BITWIDTH ADC_BITWIDTH_12  // 位宽void app_main(void) {// 初始化 ADC 单元adc_oneshot_unit_handle_t adc1_handle;adc_oneshot_unit_init_cfg_t init_config = {.unit_id = ADC_UNIT_1,  // 使用 ADC1};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_new_unit(&init_config, &adc1_handle));// 配置 ADC 通道adc_oneshot_chan_cfg_t channel_config = {.atten = ADC_ATTEN,  // 衰减值.bitwidth = ADC_BITWIDTH,  // 位宽};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_config_channel(adc1_handle, ADC1_CHANNEL, &channel_config));// 初始化校准方案adc_cali_handle_t adc_cali_handle = NULL;adc_cali_curve_fitting_config_t cali_config = {.unit_id = ADC_UNIT_1,.atten = ADC_ATTEN,.bitwidth = ADC_BITWIDTH,};esp_err_t ret = adc_cali_create_scheme_curve_fitting(&cali_config, &adc_cali_handle);if (ret == ESP_OK) {printf("Calibration scheme created successfully\n");} else {printf("Failed to create calibration scheme\n");return;}while (1) {int adc_raw_value = 0;ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_read(adc1_handle, ADC1_CHANNEL, &adc_raw_value));printf("ADC Raw Value: %d\n", adc_raw_value);// 将原始值转换为电压int voltage = 0;if (adc_cali_raw_to_voltage(adc_cali_handle, adc_raw_value, &voltage) == ESP_OK) {printf("ADC Raw Value: %d\tVoltage: %dmV\n", adc_raw_value, voltage);} else {printf("Failed to convert raw value to voltage\n");}vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}// 释放校准方案资源//  ESP_ERROR_CHECK(adc_cali_delete_scheme(adc_cali_handle));// 释放 ADC 单元资源（此代码不会执行到此处，仅为示例）//  ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_unit_deinit(adc1_handle));
}

📒模数转换器 (ADC) 连续转换模式驱动

• 可以参考例程：v5.4\esp-idf\examples\peripherals\adc\continuous_read

• ✨连续转换模式需要注意，输出数据格式，只能选择类型2：ADC_DIGI_OUTPUT_FORMAT_TYPE2，否则，使用类型1，烧录后会报错：
  

单通道转换模式和连续多通道转换模式共用驱动实现程序

#include <stdio.h>
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_adc/adc_continuous.h"
#include "esp_adc/adc_oneshot.h"
#include "esp_adc/adc_cali.h"
#include "esp_adc/adc_cali_scheme.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"
#include "esp_err.h"#define TAG "ADC_CAL"#define DEFAULT_VREF    1100  // 默认内部参考电压 (mV)
#define NO_OF_SAMPLES   64    // 采样次数
#define ADC1_CHANNEL ADC_CHANNEL_6  // 使用 ADC1 通道 6 (GPIO 6)
#define ADC_ATTEN    ADC_ATTEN_DB_12  // 衰减值
#define ADC_BITWIDTH ADC_BITWIDTH_12  // 位宽
#define ADC_CONV_MODE ADC_CONV_SINGLE_UNIT_1  // 使用 ADC1 单通道模式
#define DMA_BUFFER_SIZE 8                  // DMA 缓冲区大小
#define SAMPLE_RATE   10000                   // 采样率 (Hz)//#define oneshot    1		//oneshot模式启用
#define continuous 1		//连续转换模式启用void app_main(void) {
#ifdef oneshot// 初始化 ADC 单元adc_oneshot_unit_handle_t adc1_handle;adc_oneshot_unit_init_cfg_t init_config = {.unit_id = ADC_UNIT_1,  // 使用 ADC1};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_new_unit(&init_config, &adc1_handle));// 初始化 ADC 单元adc_oneshot_unit_handle_t adc1_handle;adc_oneshot_unit_init_cfg_t init_config = {.unit_id = ADC_UNIT_1,  // 使用 ADC1};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_new_unit(&init_config, &adc1_handle));// 配置 ADC 通道adc_oneshot_chan_cfg_t channel_config = {.atten = ADC_ATTEN,  // 衰减值.bitwidth = ADC_BITWIDTH,  // 位宽};ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_config_channel(adc1_handle, ADC1_CHANNEL, &channel_config));#elif continuous// 初始化 ADC 连续模式句柄adc_continuous_handle_t adc_handle = NULL;adc_continuous_handle_cfg_t handle_cfg = {.max_store_buf_size = DMA_BUFFER_SIZE,  // DMA 缓冲区大小.conv_frame_size = DMA_BUFFER_SIZE,     // 每帧数据大小};ESP_ERROR_CHECK(adc_continuous_new_handle(&handle_cfg, &adc_handle));// 配置 ADC 通道adc_digi_pattern_config_t adc_pattern_ch[2] = {{.atten = ADC_ATTEN,.channel = ADC_CHANNEL_6,.unit = ADC_UNIT_1,.bit_width = ADC_BITWIDTH,},{.atten = ADC_ATTEN,.channel = ADC_CHANNEL_7,.unit = ADC_UNIT_1,.bit_width = ADC_BITWIDTH,},};// 配置 ADC 连续模式adc_continuous_config_t adc_config = {.pattern_num = 2,  // 使用 2 个通道.adc_pattern = adc_pattern_ch,.sample_freq_hz = SAMPLE_RATE,  // 采样率.conv_mode = ADC_CONV_MODE,     // 转换模式.format = ADC_DIGI_OUTPUT_FORMAT_TYPE2,  // 输出格式};ESP_ERROR_CHECK(adc_continuous_config(adc_handle, &adc_config));// 启动连续采样ESP_ERROR_CHECK(adc_continuous_start(adc_handle));ESP_LOGI(TAG, "ADC continuous mode started");// 读取采样数据uint8_t buffer[DMA_BUFFER_SIZE] = {0};#endifwhile (1) {#ifdef oneshotint adc_raw_value = 0;ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_read(adc1_handle, ADC1_CHANNEL, &adc_raw_value));printf("ADC Raw Value: %d\n", adc_raw_value);// 将原始值转换为电压int voltage = 0;if (adc_cali_raw_to_voltage(adc_cali_handle, adc_raw_value, &voltage) == ESP_OK) {printf("ADC Raw Value: %d\tVoltage: %dmV\n", adc_raw_value, voltage);} else {printf("Failed to convert raw value to voltage\n");}#elif continuous// 读取采样数据uint32_t ret_num = 0;esp_err_t ret = adc_continuous_read(adc_handle, buffer, DMA_BUFFER_SIZE, &ret_num, 0);if (ret == ESP_OK) {ESP_LOGI(TAG, "Read %"PRIu32" bytes of data", ret_num);// 处理采样数据（例如打印或存储）// for (int i = 0; i < ret_num; i += 2) {  // 假设每个采样点占 2 字节//     uint16_t adc_value = (buffer[i + 1] << 8) | buffer[i];//     printf("ADC Value: %d\n", adc_value);// }// 解析 TYPE2 格式的数据for (int i = 0; i < ret_num; i += 2) {  // 每个采样点占 2 字节uint16_t adc_value = (buffer[i + 1] << 8) | buffer[i];uint8_t unit = (adc_value >> 12) & 0x0F;  // 提取单元标识uint16_t raw_data = adc_value & 0x0FFF;   // 提取 12 位原始数据printf("Unit: %d, Raw Data: %d\n", unit, raw_data);}} else {ESP_LOGE(TAG, "Failed to read data: %d", ret);}
#endifvTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}// 单采样释放校准方案资源//  ESP_ERROR_CHECK(adc_cali_delete_scheme(adc_cali_handle));// 释放 ADC 单元资源（此代码不会执行到此处，仅为示例）//  ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_unit_deinit(adc1_handle));// 连续采样停止采样并释放资源// ESP_ERROR_CHECK(adc_continuous_stop(adc_handle));// ESP_ERROR_CHECK(adc_continuous_deinit(adc_handle));// ESP_LOGI(TAG, "ADC continuous mode stopped");
}

• 🔖CMakeLists.txt：

idf_component_register(SRCS "main.c"INCLUDE_DIRS "."REQUIRES driver esp_adc)