訓練
從類比到數位轉換器讀取值
類比數位轉換器 (ADC) 是可讀取類比輸入電壓值的裝置,並將其轉換成數位值。 ADC 可用來讀取來自熱阻器、電位計和其他裝置的值,這些裝置會根據特定條件變更電阻。
在本主題中,您將使用 .NET 來讀取 ADC 的值,因為您使用壓計來調整輸入電壓。
- ARM 型 (ARMv7 或更新版本) 單板電腦 (SBC)
- MCP3008 類比轉數位轉換器
- 三接腳電位計
- 試驗電路板
- 跳線
- Raspberry Pi GPIO 分線板 (可選擇/建議使用)
- .NET SDK 7 或更新版本
注意
本教學課程是以 Raspberry Pi 為目標裝置所撰寫。 不過,本教學課程可用於支援 .NET 的任何 Linux 型 SBC,例如 Orange Pi、ODROID 等等。
請確定您的 SBC 已設定為支援下列服務:
- SSH
- SPI
對於許多裝置,不需要額外的設定。 針對 Raspberry Pi,請使用 raspi-config
命令。 如需 raspi-config
的詳細資訊,請參閱 Raspberry Pi 文件。
使用硬體元件來建置線路,如下圖所示:
MCP3008 使用串列週邊介面 (SPI) 進行通訊。 以下是從 MCP3008 到 Raspberry Pi 和電位計的連接方式:
- VDD 到 3.3V (以紅色顯示)
- VREF 到 3.3V (紅色)
- DGND 到地面 (黑色)
- CLK 到 SCLK (橘色)
- DOUT 到 MISO (橘色)
- DIN 到 MOSI (橘色)
- CS/SHDN 到 CE0 (綠色)
- DGND 到地面 (黑色)
- CH0 到電位計上的可變 (中間) 接腳 (黃色)
將 3.3V 和地面接到電位計的外部接腳。 順序不重要。
請視需要參閱下列插腳輸出圖:
MCP3008 | Raspberry Pi GPIO |
---|---|
圖片由 Raspberry Pi 基金會提供。 |
提示
建議將 GPIO 分線板與試驗電路板搭配使用,以簡化 GPIO 接頭的連接過程。
在慣用的開發環境中完成下列步驟:
使用 .NET CLI 或 Visual Studio建立新的 .NET 主控台應用程式。 將其命名為 AdcTutorial。
dotnet new console -o AdcTutorial cd AdcTutorial
將 Iot.Device.Bindings 套件新增至專案。 從專案目錄或Visual Studio使用.NET CLI。
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
以下列程式碼取代 Program.cs 的內容:
using System; using System.Device.Spi; using System.Threading; using Iot.Device.Adc; var hardwareSpiSettings = new SpiConnectionSettings(0, 0); using SpiDevice spi = SpiDevice.Create(hardwareSpiSettings); using var mcp = new Mcp3008(spi); while (true) { Console.Clear(); double value = mcp.Read(0); Console.WriteLine($"{value}"); Console.WriteLine($"{Math.Round(value/10.23, 1)}%"); Thread.Sleep(500); }
在上述程式碼中:
-
hardwareSpiSettings
會設定為SpiConnectionSettings
的新執行個體。 建構函式會將busId
參數設定為 0,並將chipSelectLine
參數也設定為 0。 -
using 宣告會藉由呼叫
SpiDevice.Create
並傳入hardwareSpiSettings
來建立SpiDevice
的執行個體。 此SpiDevice
代表 SPI 匯流排。using
宣告可確保物件已遭處置,且正確釋放了硬體資源。 - 另一個
using
宣告會建立Mcp3008
的執行個體,並將SpiDevice
傳遞至建構函式。 -
while
迴圈會無限期執行。 每個反覆項目:- 清除主控台。
- 呼叫
mcp.Read(0)
來讀取 ADC 上的 CH0 值。 - 將原始值寫入主控台。
- 將值以百分比的格式寫入主控台。
- 若要計算百分比,此值除以 10.23。 MCP3008 是 10 位元 ADC,這表示它會傳回 1024 個範圍介於 0 至 1023 的可能值。 將值除以 10.23 代表以百分比表示值。
- 百分比會四捨五入至最接近的 0.1。
- 睡眠 500 毫秒。
-
建置應用程式。 如果使用 .NET CLI,請執行
dotnet build
。 若要在 Visual Studio 中建置,請按 Ctrl+Shift+B。將應用程式部署至 SBC 做為獨立應用程式。 如需指示,請參閱 將 .NET 應用程式部署至 Raspberry Pi。 請務必使用
chmod +x
提供可執行檔「執行」權限。切換至部署目錄並執行可執行檔,以在 Raspberry Pi 上執行應用程式。
./AdcTutorial
請在旋轉電位計旋鈕時觀察輸出。 這是由於電位計改變了提供給 ADC 上 CH0 的電壓。 ADC 會將 CH0 上的輸入電壓與提供給 VREF 的參考電壓進行比較,以產生值。
按 Ctrl+C 以終止程式。
恭喜! 您使用了 SPI 從類比數位轉換器中讀取值。
本教學課程中的來源位於 GitHub。