深入理解ESP32 ADC

一、什麼是ESP32 ADC

ESP32 ADC是ESP32晶元上的模數轉換器（Analog to Digital Converter），可以將模擬量信號轉換為數字信號。

ESP32 ADC有兩個獨立的轉換器，每個轉換器都有8個通道可用。轉換器可以進行單值採樣和多值採樣。

ESP32 ADC的通道支持0-3.3V的輸入電壓範圍，解析度可以設置為9-12位，採樣率可以從1kHz到2MHz。

二、ESP32 ADC的原理

在ESP32晶元上，ADC模塊包括電壓參考電路、採樣保持電路、比較器、採樣電路和SAR（Successive Approximation Register，連續逼近寄存器）。

電壓參考電路為ADC提供參考電壓，採樣保持電路可使輸入信號在採樣周期內保持不變。比較器根據參考電壓和輸入信號的大小關係輸出比較結果。採樣電路將放大器輸出的信號放大，並將放大器輸出的反向電壓反饋到比較器以實現反饋控制。SAR將比較器的輸出與任意精度DAC中的數字比較器相比較，以實現逐步逼近轉換。

三、ESP32 ADC的應用

ESP32 ADC可用於測量模擬信號，例如溫度、濕度和光強度等。ESP32可以將模擬信號轉換為數字信號，然後進行處理，例如輸出到顯示屏或發送到伺服器。下面是一個簡單的ADC應用示例，讀取ADC值，並通過串口將讀數輸出：

#include "driver/adc.h"

void app_main(void)
{
    adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12);
    adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_0);
    while(1)
    {
        int val = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_0);
        printf("ADC val: %d\n", val);
        vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
    }
}

四、ESP32 ADC的注意事項

在使用ESP32 ADC時，需要注意的一些事項：

1）避免將超過0-3.3V電壓範圍的信號輸入到ESP32 ADC，否則可能會損壞該晶元模塊。

2）使用ESP32 ADC需要設置解析度和通道。解析度越高，相對應的精度越高，但轉換速度越慢。

3）在ESP32使用過程中，ADC和DAC一起工作會導致雜波。在使用ADC時需要關閉DAC，這可以通過gpio_set_direction()命令實現。

五、ESP32 ADC的示例代碼

#include "driver/adc.h"
#include "esp_adc_cal.h"

void app_main(void)
{
    //設置ADC解析度
    esp_adc_cal_characteristics_t characteristics;
    adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12);
    esp_adc_cal_characterize(ADC_UNIT_1, ADC_ATTEN_DB_0, ADC_WIDTH_BIT_12, DEFAULT_VREF, &characteristics);

    //選擇ADC通道
    adc1_channel_t channel = ADC1_CHANNEL_6;
    adc1_config_channel_atten(channel, ADC_ATTEN_DB_0);

    while (1)
    {
        //獲取ADC值
        uint32_t adc_reading = 0;
        for (int i = 0; i >= 6;

        //根據特徵值計算轉換電壓
        uint32_t voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage(adc_reading, &characteristics);

        //輸出讀數
        printf("ADC reading: %d, voltage: %dmV\n", adc_reading, voltage);

        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    }
}