ARM-10-I.MX6U ADC

一、ADC 基础概念

ADC（Analog to Digital Converter）：模数转换器，把连续的模拟电压信号转换成离散的数字值。

I.MX6U 内部集成了 12位 ADC，最大分辨率 4096 个刻度（0~4095），参考电压一般为 3.3V。

精度计算：

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二、ADC 相关寄存器

2.1 ADC_CFG --- 配置寄存器

位	名称	说明
bit1:0	MODE	转换精度：00=8位，01=10位，10=12位，11=16位
bit3:2	ADIV	时钟分频：00=1分频，01=2分频，10=4分频，11=8分频
bit4	ADLSMP	采样时间：0=短采样，1=长采样
bit6:5	ADSTS	长采样时间选择
bit7	ADHSC	高速转换：0=正常，1=高速
bit9:8	REFSEL	参考电压选择：00=内部VREFH/VREFL
bit10	ADTRG	触发方式：0=软件触发，1=硬件触发
bit11	AVGE	硬件均值使能
bit13:12	AVGS	均值采样数：00=4次，01=8次，10=16次，11=32次
bit15	OVRD	覆盖使能

代码中的配置：

base->CFG = (0x2 << 2) | (0x3 << 0);
//           ↑ ADIV=2 → 4分频
//                        ↑ MODE=3 → 12位精度（实际12位用0x2，这里0x3在某些型号为16位）

注意 ：I.MX6ULL 的 ADC 最高支持 12 位，MODE 设为 0x2 才是 12 位，0x3 在部分芯片为无效值或 16 位模式，读数需用 0xFFF 掩码取低 12 位。

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2.2 ADC_GC --- 通用控制寄存器

位	名称	说明
bit0	ADACKEN	异步时钟输出使能
bit1	DMAEN	DMA 使能
bit2	ACREN	比较范围使能
bit3	ACFGT	比较功能大于使能
bit4	ACFE	比较功能使能
bit5	AVGE	硬件均值使能
bit6	ADCO	连续转换使能：0=单次，1=连续
bit7	CAL	校准启动位：写1启动校准，校准完成后硬件自动清0

代码中的配置：

base->GC = (0x01 << 0);    // 使能异步时钟
base->GC |= (0x01 << 7);   // 启动校准
while(base->GC & (1 << 7)); // 等待校准完成（CAL自动清0）

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2.3 ADC_GS --- 通用状态寄存器

位	名称	说明
bit0	ADACT	转换状态：1=正在转换
bit1	CALF	校准失败标志：1=校准失败，需软件清零
bit2	AWKST	异步唤醒状态

代码中的使用：

base->GS |= (0x01 << 1);   // 先清除上次可能残留的 CALF 标志
// ... 校准 ...
if(base->GS & (1 << 1))    // 校准后检查 CALF
    return -1;              // 校准失败

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2.4 ADC_HC[n] --- 转换控制寄存器（每个通道一个）

位	名称	说明
bit4:0	ADCH	通道选择：0~15=对应输入通道，11111(0x1F)=禁用转换
bit7	AIEN	转换完成中断使能：0=关闭，1=使能

代码中的使用：

base->HC[0] &= ~(1 << 0);  // 初始化时先清通道位
// ...
base->HC[0] |= (0x1f << 0); // 先写 0x1F 禁用
base->HC[0] = (0x1 << 0);   // 再选通道1（GPIO1_IO01对应ADC通道1）

触发机制：软件触发模式下，向 HC[n] 写入通道号就会立刻启动一次转换，这就是"写通道号 = 触发转换"。

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2.5 ADC_HS --- 状态寄存器

位	名称	说明
bit0	COCO0	通道0转换完成标志：1=转换完成，读 R[0] 后自动清零

代码中的使用：

while(!(base->HS & (1 << 0))); // 等待 COCO0=1 转换完成

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2.6 ADC_R[n] --- 转换结果寄存器

位	名称	说明
bit11:0	D	转换结果（12位模式下低12位有效）

代码中的使用：

adc_value = base->R[0] & 0xfff; // 取低12位

重要：读取 R[0] 这个动作会自动清除 HS 中的 COCO0 标志，为下次转换做准备。

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三、初始化流程（对应手册图 Figure 13-5）

Reset
  ↓
Initialize ADC
  ├─ ADC_CFG：设置精度、分频、触发方式
  ├─ ADC_GC：使能时钟，启动校准（CAL=1）
  └─ ADC_HCn：配置通道（先写0x1F禁用）
  ↓
Check COCOn=1?  ──No──→ 等待（轮询 GC.CAL 位变0）
  │ Yes
  ↓
Read ADC_Rn to Clear COCOn Bit
  ↓
Continue（初始化完成）

对应代码：

int adc_init(ADC_Type *base)
{
    // 1. 配置引脚为模拟输入（GPIO1_IO01）
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01, 0);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01, 0x10b0);

    // 2. 配置通道0：先禁用（写0x1F），等初始化完再配置
    base->HC[0] &= ~(1 << 0);

    // 3. 配置 ADC：4分频 + 12位精度
    base->CFG = (0x2 << 2) | (0x3 << 0);

    // 4. 使能异步时钟
    base->GC = (0x01 << 0);

    // 5. 清除上次残留的校准失败标志
    base->GS |= (0x01 << 1);

    // 6. 启动硬件校准
    base->GC |= (0x01 << 7);

    // 7. 等待校准完成（CAL位自动清0）
    while(base->GC & (1 << 7));

    // 8. 检查校准结果
    if(base->GS & (1 << 1))
        return -1;  // 校准失败

    return 0;  // 校准成功
}

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四、读取 ADC 值

unsigned short adc_read(ADC_Type *base)
{
    unsigned short adc_value = 0;

    // 1. 先写 0x1F 禁用当前通道（清空通道选择）
    base->HC[0] |= (0x1f << 0);

    // 2. 写入目标通道号（通道1），同时触发一次软件转换
    base->HC[0] = (0x1 << 0);

    // 3. 等待转换完成（COCO0=1）
    while(!(base->HS & (1 << 0)));

    // 4. 读取结果，取低12位（读操作同时清除 COCO0）
    adc_value = base->R[0] & 0xfff;

    return adc_value;
}

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五、main.c 中的电压换算

data = adc_read(ADC1);

// 换算为电压（单位：mV，参考电压3.00V）
unsigned int adc_value = data * 300 / (4096 - 1);

// 打印：整数部分 / 小数部分（保留两位）
printf("data = 0x%x  value = %d.%02d\r\n",
       data,
       adc_value / 100,   // 整数部分（单位：V的百分位）
       adc_value % 100);  // 小数部分

换算逻辑：

电压(mV) = ADC值 × 参考电压(mV) / (2^12 - 1)
         = data × 3000 / 4095

代码里用 data × 300 / 4095，结果单位是"0.01V"
打印时 /100 得整数部分，%100 得小数后两位

例：data=2048 → 2048×300/4095 ≈ 150 → 打印 1.50 V

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六、引脚配置说明

ADC 输入引脚必须配置为模拟输入模式，不能配置为普通 GPIO。

IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01, 0);
// 第二个参数 0 = SION不使能（模拟输入不需要输入通路回读）

IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01, 0x10b0);
// 0x10b0 = 关闭上下拉、关闭施密特触发，适合模拟信号输入

GPIO1_IO01 对应 ADC1 的通道 1（ADCH=0x01）。

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七、关键寄存器速查表

寄存器	关键位	功能
ADC_CFG	bit1:0 MODE	转换精度（10=12位）
ADC_CFG	bit3:2 ADIV	时钟分频
ADC_CFG	bit10 ADTRG	触发方式（0=软件）
ADC_GC	bit7 CAL	启动校准，完成后自动清0
ADC_GC	bit6 ADCO	连续转换使能
ADC_GS	bit1 CALF	校准失败标志（写1清零）
ADC_HC[n]	bit4:0 ADCH	通道选择（写通道号=触发转换）
ADC_HC[n]	bit7 AIEN	转换完成中断使能
ADC_HS	bit0 COCO0	转换完成标志（读R[0]后自动清零）
ADC_R[n]	bit11:0 D	转换结果（取低12位）

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