/***********************************************
****             AVR ADC使用范例              ***
****  	                                     ***
**** 策劃、整理與測(cè)試： 阿莫(armok)             ***
**** 代碼編寫(xiě)：  HJJourAVR                    ***
**** 編譯器：WINAVR20050214                   ***
****                                         ***
****  	www.OurAVR.com	 2005.8.30           ***
***********************************************/
/*
本程序簡(jiǎn)單的示范了如何使用ATMEGA16的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器
	普通的單端輸入
	差分輸入及校準(zhǔn)
	基準(zhǔn)電壓的校準(zhǔn)
	查詢(xún)方式
	中斷方式
	數(shù)據(jù)格式的變換
出于簡(jiǎn)化程序考慮，各種數(shù)據(jù)沒(méi)有對(duì)外輸出，學(xué)習(xí)時(shí)建議使用JTAG ICE硬件仿真器
*/

#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
/*宏INTERRUPT 的用法與SIGNAL 類(lèi)似，區(qū)別在于
    SIGNAL 執(zhí)行時(shí)全局中斷觸發(fā)位被清除、其他中斷被禁止
    INTERRUPT 執(zhí)行時(shí)全局中斷觸發(fā)位被置位、其他中斷可嵌套執(zhí)
另外avr-libc 提供兩個(gè)API 函數(shù)用于置位和清零全局中斷觸發(fā)位，它們是經(jīng)常用到的。
分別是：void sei(void) 和void cli(void) 由interrupt.h定義 */



//管腳定義
#define in_Single		0 	//PA0(ADC0)
#define in_Diff_P		3 	//PA3(ADC3)
#define in_Diff_N		2 	//PA2(ADC2)

//常量定義
//單端通道，不放大
#define AD_SE_ADC0		 	0x00		//ADC0
#define AD_SE_ADC1		 	0x01		//ADC1
#define AD_SE_ADC2		 	0x02		//ADC2
#define AD_SE_ADC3		 	0x03		//ADC3
#define AD_SE_ADC4		 	0x04		//ADC4
#define AD_SE_ADC5		 	0x05		//ADC5
#define AD_SE_ADC6		 	0x06		//ADC6
#define AD_SE_ADC7		 	0x07		//ADC7

//差分通道ADC0作負(fù)端,10/200倍放大
#define AD_Diff0_0_10x 		0x08  		//ADC0+ ADC0-, 10倍放大，校準(zhǔn)用
#define AD_Diff1_0_10x 		0x09  		//ADC1+ ADC0-, 10倍放大
#define AD_Diff0_0_200x 	0x0A		//ADC0+ ADC0-,200倍放大，校準(zhǔn)用
#define AD_Diff1_0_200x 	0x0B  		//ADC1+ ADC0-,200倍放大

//差分通道ADC2作負(fù)端，10/200倍放大
#define AD_Diff2_2_10x 		0x0C  		//ADC2+ ADC2-, 10倍放大，校準(zhǔn)用
#define AD_Diff3_2_10x 		0x0D  		//ADC3+ ADC2-, 10倍放大
#define AD_Diff2_2_200x 	0x0E		//ADC2+ ADC2-,200倍放大，校準(zhǔn)用
#define AD_Diff3_2_200x 	0x0F  		//ADC3+ ADC2-,200倍放大

//差分通道ADC1作負(fù)端，不放大
#define AD_Diff0_1_1x 		0x10  		//ADC0+ ADC1-
#define AD_Diff1_1_1x 		0x11		//ADC1+ ADC1-,校準(zhǔn)用
#define AD_Diff2_1_1x 		0x12  		//ADC2+ ADC1-
#define AD_Diff3_1_1x 		0x13		//ADC3+ ADC1-
#define AD_Diff4_1_1x 		0x14  		//ADC4+ ADC1-
#define AD_Diff5_1_1x 		0x15		//ADC5+ ADC1-
#define AD_Diff6_1_1x 		0x16  		//ADC6+ ADC1-
#define AD_Diff7_1_1x 		0x17		//ADC7+ ADC1-

//差分通道ADC2作負(fù)端，不放大
#define AD_Diff0_2_1x 		0x18  		//ADC0+ ADC2-
#define AD_Diff1_2_1x 		0x19		//ADC1+ ADC2-
#define AD_Diff2_2_1x 		0x1A  		//ADC2+ ADC2-,校準(zhǔn)用
#define AD_Diff3_2_1x 		0x1B		//ADC3+ ADC2-
#define AD_Diff4_2_1x 		0x1C  		//ADC4+ ADC2-
#define AD_Diff5_2_1x 		0x1D		//ADC5+ ADC2-

//單端通道，不放大
#define AD_SE_VBG		 	0x1E		//VBG 內(nèi)部能隙1.22V電壓基準(zhǔn),校準(zhǔn)用
#define AD_SE_GND		 	0x1F		//接地                    校準(zhǔn)用

//注:
//差分通道，如果使用1x或10x增益，可得到8位分辨率。如果使用200x增益，可得到7位分辨率。
//在PDIP封裝下的差分輸入通道器件未經(jīng)測(cè)試。只保證器件在TQFP與MLF封裝下正常工作。

#define Vref 				2556		//mV 實(shí)測(cè)的Vref引腳電壓@5.0V供電
//#define Vref 				2550		//mV 實(shí)測(cè)的Vref引腳電壓@3.3V供電

//全局變量
unsigned int ADC_SingleEnded;   		//單端輸入的ADC值
int ADC_Diff;							//差分輸入的ADC值
volatile unsigned int ADC_INT_SE;		//中斷模式用的單端輸入ADC值,會(huì)在中斷服務(wù)程序中被修改，須加volatile限定
volatile unsigned char ADC_OK;			//ADC狀態(tài)，會(huì)在中斷服務(wù)程序中被修改，須加volatile限定

unsigned int LED_Volt;					//變換后的電壓mV
int LED_Curr;							//變換后的電流100uA
//仿真時(shí)在watch窗口，監(jiān)控這些全局變量。

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)//查詢(xún)方式讀取ADC單端通道
{
    ADMUX=(0xc0|adc_input);					//adc_input：?jiǎn)味送ǖ?0x00~0x07,0x1E,0x1F
    //0xc0:選擇內(nèi)部2.56V參考電壓
    ADCSRA|=(1<<ADSC);						//啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換
    loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);		//方法1 等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束
//  while ((ADCSRA&(1<<ADIF))==0);			//寫(xiě)法2 這種寫(xiě)法優(yōu)化不好
//  loop_until_bit_is_clear(ADCSRA,ADSC);	//方法2 檢測(cè)ADSC=0也行
    ADCSRA|=(1<<ADIF);						//寫(xiě)1清除標(biāo)志位
    return ADC;							//ADC=ADCH:ADCL
}

int read_adc_diff(unsigned char adc_input)//查詢(xún)方式讀取ADC差分通道
{
    unsigned int ADC_FIX;
    ADMUX=(0xc0|adc_input);				//adc_input：差分通道 0x08~0x1D
    _delay_ms(1);						//等待差分增益穩(wěn)定>125uS
    ADCSRA|=(1<<ADSC);
    loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);
    ADCSRA|=(1<<ADIF);
    //當(dāng)切換到差分增益通道，由于自動(dòng)偏移抵消電路需要沉積時(shí)間，第一次轉(zhuǎn)換結(jié)果準(zhǔn)確率很低。用戶(hù)最好舍棄第一次轉(zhuǎn)換結(jié)果。
    ADCSRA|=(1<<ADSC);
    loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);
    ADCSRA|=(1<<ADIF);
    ADC_FIX=ADC;
    //輸出結(jié)果用2的補(bǔ)碼形式表示
    //可正可負(fù) +/-9bit -512~+511
    //即M16差分通道的ADC+輸入端的電壓可以大于ADC-,也可以小于ADC-。
    //Tiny26就不行，ADC+輸入端的電壓必須大于或等于ADC-,為+10bit
    if (ADC_FIX>=0x0200)				//負(fù)數(shù)要變換，正數(shù)不用
    {
        ADC_FIX|=0xFC00;				//變換成16位無(wú)符號(hào)整數(shù)
    }
    return (int)ADC_FIX;
}
SIGNAL(SIG_ADC) //ADC中斷服務(wù)程序
{
    //硬件自動(dòng)清除ADIF標(biāo)志位
    ADC_INT_SE=ADC;						//讀取結(jié)果
    ADC_OK=1;
}


int main(void)
{
    long temp32;
    ADC_SingleEnded =0;
    ADC_Diff=0;
    ADC_INT_SE=0; 

    //上電默認(rèn)DDRx=0x00,PORTx=0x00 輸入，無(wú)上拉電阻
    PORTB=0xFF;							//不用的管腳使能內(nèi)部上拉電阻。
    PORTC=0xFF;
    PORTD=0xFF;
    PORTA=~((1<<in_Single)|(1<<in_Diff_P)|(1<<in_Diff_N)); //作ADC輸入時(shí)，不可使能內(nèi)部上拉電阻。

    ADCSRA=(1<<ADEN)|0x06;				//使能ADC,時(shí)鐘64分頻 125KHz@8MHz system clock
    sei();								//使能全局中斷
    while (1)
    {
        //實(shí)測(cè)的Vref引腳電壓 =2556mV
        ADC_SingleEnded=read_adc(AD_SE_ADC0);
        //查詢(xún)方式讀取ADC0
        temp32=(long)ADC_SingleEnded*Vref;
        LED_Volt=(unsigned int)(temp32/1024);

        ADC_Diff =read_adc_diff(AD_Diff3_2_10x);
        ADC_Diff-=read_adc_diff(AD_Diff2_2_10x);//校準(zhǔn)OFFSET
        temp32=(long)ADC_Diff*Vref;
        LED_Curr=(unsigned int)(temp32/(512*10)); //[單位為100uA]
        //查詢(xún)方式讀取ADC3+,ADC2- 10倍放大 max +/-255.6mV
        //10歐姆 1mA=10mV max +/-25.56mA
        //分辨率約0.5mV=50uA，顯示取整為100uA單位

        ADCSRA|=(1<<ADIE);				//使能ADC中斷
        ADMUX=0xC0|AD_SE_ADC0;			//單端輸入ADC0
        ADC_OK=0;						//軟件標(biāo)志清零
        ADCSRA|=(1<<ADSC);				//啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換
        while(ADC_OK==0);				//等待ADC完成，實(shí)際程序中可以運(yùn)行其它任務(wù)
        ADCSRA&=~(1<<ADIE); 			//禁止ADC中斷
        //查詢(xún)方式和中斷方式要注意 ADIF標(biāo)志位的處理。
    }
}