ADC的讀取調整
AD轉換器是一種能夠將模擬（連續）量轉換為數字（離散）值的電路。這意味著什么？這意味著盡管數字值只能假設零和一的組合所形成的離散值，但模擬量可以假設范圍內的任何值。例如，如果我們測量理想AA電池的電壓，則可以找到0V至1.5V之間的任何值，因為這是模擬量。理想燈的輸出狀態必須僅假設兩個狀態（關閉或打開），這是一個離散的幅度。由于微控制器使用這種離散邏輯工作，因此我們需要一種能夠將模擬量轉換為數字量（或離散量）的電路。
步驟2：使用的資源
?一根Lolin32 Lite卡v1.0.0
?將Hantek DSO4102C示波器用作信號發生器
步驟3：ESP32 ADC
根據Espressif數據，ESP32芯片可能在測量結果中，從一個芯片到另一個芯片的誤差為+/- 6％。
此外，該轉換對于每個可用的讀取范圍都沒有線性答案。樂鑫提供了一種校準方法，建議用戶在認為有必要達到所需精度時采用其他方法。
我們將進行數據采集，并從中顯示ADC響應和應用數學過程讀取調整的示例。
有幾種（更簡單或更復雜的）方法可以完成這些修正。由您決定最適合您的項目。
此處顯示的內容具有說明性目的，并嘗試解決在調整過程中可以觀察到的有趣點。
步驟4：使用的電路
我使用了示波器，其信號發生器的頻率高達25 MHz，即Hantek DSO4102C。我們產生了由ESP A/D和示波器讀取的波形。收集的數據記錄在csv和電子表格中，我將在文章末尾進行下載。
第5步：使用過的符號
我們選擇了一個低頻梯形信號，該信號可以訪問整個轉換范圍內的斜坡。
步驟6：示波器獲得的數據
捕獲由示波器執行。數據存儲在csv文件中。請注意信號的上升和下降斜率上的輕微彎曲。
步驟7：示波器獲得的數據（Excel中的csv文件）
我們在這里進行采樣。
步驟8：ADC獲得的數據
通過更改傳輸串行速率，我們可以查看ADC捕獲的數據。觀察梯形信號的變形。
在Arduino IDE串行繪圖儀上觀察到的數據
步驟9：ADC獲得的數據-Excel
使用更高的速率和串行終端，我們可以捕獲值并將其應用到Excel中進行比較。
步驟10：爬坡的比較
我們比較兩個擋塊的兩個攀登坡道。
請注意兩個坡道上出現的曲率。
請注意同樣，對于相同的斜坡，ESP32的采樣數要比示波器多。
步驟11：計算采樣數
由于ESP32提供的樣本數量比示波器多，因此我們需要將這些值均等化，因為它們將用作比較兩條曲線的指標。
為此，我們將進行直接比較。
我們有305個示波器斜坡樣本和2365個ADC斜坡樣本。
因為這些斜坡屬于在相同的范圍內，可以說每個示波器大約有7.75個ADC采樣。
將每個示波器采樣的索引乘以相同的曲線，但是索引等于ADC和重新分配的數據。
要填充新職位的缺失數據，我們將應用一條曲線，以統計方式擬合已知數據。
步驟12：填補空白-趨勢線
選擇已知數據（藍點），方法是單擊，然后用右鍵單擊，我們選擇：“添加趨勢線。. 。”
在出現的窗口中，我們選擇多項式類型（階數2就足夠了。）
我們還選中了“在圖表中查看方程式”和“顯示”圖表中的R平方值”。
我們單擊“關閉”。
步驟13：填補空白-2級多項式曲線
Excel為我們提供了兩條新信息：
請記住，距離1越近，方程越合適。
我們不需深入研究所涉及的數學，而僅將其用作工具即可。
步驟14：填補空白-評估函數
讓我們填補用等式生成的數據在采樣間隙中。然后，逐點比較它們。
y = -9E-08x2 + 0，0014x + 0，1505
R2= 0 ，9999
示波器電壓= -9E-08 * index2 + 0，0014 * index + 0，1505
步驟15：將示波器電壓轉換為等效值以與ADC進行比較
讓我們利用這一點還將示波器電壓的值轉換為等效ADC
由于在ESP32的ADP中獲得的最高值為4095，相當于相同索引的2.958V讀數，我們可以這樣說：
每個示波器的測量電壓大約等于AD的1384.4單位。因此，我們可以將示波器的所有測量值乘以該值。
步驟16：比較獲得的兩個斜坡
可視化
步驟17：ADC讀數差異的行為（錯誤）
下面的曲線顯示了ADC讀數的差異如何隨測量變化的行為。通過收集這些數據，我們可以找到校正函數。
要找到此曲線，我們只需繪制每個度量中的差異作為每個可能AD位置（0至4095）的函數即可。
p》
步驟18：ADC讀取差異行為-查找校正函數
我們可以在Excel中通過添加趨勢線來確定校正函數，現在已達到較高的程度，直到它完全適合我們的數據為止。
步驟19：使用其他軟件
用于確定曲線的其他有趣軟件是PolySolve，可直接在以下鏈接上使用：https：//arachnoid.com/polysolve/或作為Java應用程序下載
它允許應用高級多項式回歸和格式化函數以及其他功能的交付。
要使用它，只需在第一行文本中輸入數據即可。框。數據必須遵循X，Y的順序，并以逗號或制表符分隔。請謹慎使用正確的點作為小數點。
如果正確設置了輸入數據的格式，則會在下一個框中顯示一個圖表。
這是我們ADC誤差曲線的變化方式。
此窗口將顯示回歸的結果，包括函數充足性數據，該數據可以用幾種方式格式化其輸出：作為C/C ++函數，系數列表，函數
注意：注意小數點分隔符
步驟20：常量和設置（）
I在此處指出用于模擬捕獲的GPIO。我初始化了串行端口以及用于模擬捕獲的引腳。
const int pin_leitura = 36; //GPIO usado para captura analógica
void setup（） {
Serial.begin（1000000）; //Iniciciando a porta serial somente para debug
pinMode（pin_leitura， INPUT）; //Pino utilizado para captura analógica
}
步驟21：循環（）和校正函數
我們會捕獲調整后的電壓，然后打印帶有或不帶有正確校正的值。
void loop（） {
int valor_analogico = analogRead（pin_leitura）; //realiza a captura da tens?o ajustada
//Serial.print（valor_analogico + f（valor_analogico））; //imprime os valores para debug （COM CORRE??O）
Serial.print（valor_analogico）; //imprimime os valores para debug （SEM CORRE??O）
Serial.print（“，”）;
Serial.print（4095）;//cria uma linha para marcar o valor máximo de 4095
Serial.print（“，”）;
Serial.println（0）; //cria uma linha para marcar o valor mínimo de 0
}
第12行中的通知中，我們可以選擇使用
步驟22：使用PolySolve校正函數
在這里，我們在Arduino IDE內部使用PolySolve函數
/*
Mode： normal
Polynomial degree 6， 2365 x，y data pairs
Correlation coefficient （r^2） = 9，907187626418e-01
Standard error = 1，353761109831e+01
Output form： C/C++ function：
Copyright ? 2012， P. Lutus -- http://www.arachnoid.com. All Rights Reserved.
*/
double f（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）
+ -5.306931174991e-14 * pow（x， 5）
+ 4.787659214703e-18 * pow（x， 6）;
}
注意逗號分隔作為小數點分隔符。
步驟23：帶有校正的捕獲-繪圖儀序列
步驟24：計算成本
要執行多項式計算，處理器必須處理此任務。這可能會導致執行延遲，具體取決于源代碼和可用的計算能力。
在這里，我們看到了使用多項式多項式的測試結果表。注意使用pow（）函數的時間與不使用pow（）函數的時間之間的時差。
步驟25：測試代碼-設置（）和循環啟動（）
在這里，我們有測試中使用的代碼。
void setup（） {
Serial.begin（1000000）; //Iniciando a porta serial somente para debug
}
void loop（） {
float valor_analogico = 500.0; //um valor arbtrario
float quantidade = 10000.0; //quantidade de chamadas
float contador = 0.0; //contador de chamadas
步驟26：測試代碼-循環（）和處理
我使用了micros（）函數來獲取以微秒為單位的值。
//============= inicia o processo
float agora = micros（）; //marca o instante inicial
while （contador 《 quantidade） {
//v（valor_analogico）; //fun??o vazia
//r（valor_analogico）; //fun??o com retorno
//f0（valor_analogico）; //grau 0
//f1（valor_analogico）; //grau 1
//f2（valor_analogico）; //grau 2
//f3（valor_analogico）; //grau 3
//f4（valor_analogico）; //grau 4
//f5（valor_analogico）; //grau 5
//f6（valor_analogico）; //grau 6
//f13_semPow（valor_analogico）; //grau 13o SEM a fun??o POW
//f13_comPow（valor_analogico）; //grau 13o COM a fun??o POW
contador++;
}
agora = （micros（） - agora） / quantidade; //determina o intervalo que se passou para cada itera??o
//============= finaliza o processo
步驟27：測試代碼-循環（）-結果
我們打印從13級函數返回的值（帶有和不帶有POW進行比較）以及處理間隔。
//imprime o valor retornado da fun??o de grau 13 com e sem POW para compara??o
Serial.print（f13_semPow（valor_analogico））; //grau 13o SEM a fun??o POW
Serial.print（“ - ”）;
Serial.print（f13_comPow（valor_analogico））; //grau 13o COM a fun??o POW
Serial.print（“ - ”）;
//imprime o intervalo do processamento
Serial.println（agora， 6）;
}
步驟28：測試代碼-使用的函數
空度為0和1的函數（僅帶返回）。
//FUN??O VAZIA
double v（double x） {
}
//FUN??O SOMENTE COM RETORNO
double r（double x） {
return x;
}
//FUN??O DE GRAU 0
double f0（double x） {
return 2.202196968876e+02;
}
//FUN??O DE GRAU 1
double f1（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x;
}
2、3和4級函數。
//FUN??O DE GRAU 2
double f2（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）;
}
//FUN??O DE GRAU 3
double f3（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）;
}
//FUN??O DE GRAU 4
double f4（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）;
}
5和6級函數。
//FUN??O DE GRAU 5
double f5（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）
+ -5.306931174991e-14 * pow（x， 5）;
}
//FUN??O DE GRAU 6
double f6（double x） {
return 2.202196968876e+02
+ 3.561383996027e-01 * x
+ 1.276218788985e-04 * pow（x， 2）
+ -3.470360275448e-07 * pow（x， 3）
+ 2.082790802069e-10 * pow（x， 4）
+ -5.306931174991e-14 * pow（x， 5）
+ 4.787659214703e-18 * pow（x， 6）;
}
使用POW的13級函數。
//FUN??O DE GRAU 13 USANDO O POW
double f13_comPow（double x） {
return 2， 161282383460e+02
+ 3， 944594843419e-01 * x
+ 5， 395439724295e-04 * pow（x， 2）
+ -3， 968558178426e-06 * pow（x， 3）
+ 1， 047910519933e-08 * pow（x， 4）
+ -1， 479271312313e-11 * pow（x， 5）
+ 1， 220894795714e-14 * pow（x， 6）
+ -6， 136200785076e-18 * pow（x， 7）
+ 1， 910015248179e-21 * pow（x， 8）
+ -3， 566607830903e-25 * pow（x， 9）
+ 5， 000280815521e-30 * pow（x， 10）
+ 3， 434515045670e-32 * pow（x， 11）
+ -1， 407635444704e-35 * pow（x， 12）
+ 9，871816383223e-40 * pow（x，13）;
}
不使用13級函數POW。
//FUN??O DE GRAU SEM USAR O POW
double f13_semPow（double x） {
return 2， 161282383460e+02
+ 3， 944594843419e-01 * x
+ 5， 395439724295e-04 * x * x
+ -3， 968558178426e-06 * x * x * x
+ 1， 047910519933e-08 * x * x * x * x
+ -1， 479271312313e-11 * x * x * x * x * x
+ 1， 220894795714e-14 * x * x * x * x * x * x
+ -6， 136200785076e-18 * x * x * x * x * x * x * x
+ 1， 910015248179e-21 * x * x * x * x * x * x * x * x
+ -3， 566607830903e-25 * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ 5， 000280815521e-30 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ 3， 434515045670e-32 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ -1， 407635444704e-35 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x
+ 9， 871816383223e-40 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x;
}
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