從類比到數位轉換器讀取值

2025-04-21

類比對數位轉換器（ADC）是一種裝置，可以讀取模擬輸入電壓值，並將其轉換成數位值。 ADC 用於從rmistors、強量計和其他裝置讀取值，這些裝置會根據特定條件而改變阻力。

在本主題中，您會使用 .NET 來讀取 ADC 的值，因為您會使用強量計調整輸入電壓。

先決條件

ARM 型（ARMv7 或更新版本）單板電腦（SBC）
MCP3008 類比數位轉換器
三針有效計
麵包板
跳線
Raspberry Pi GPIO 擴展板（可選/建議）
.NET SDK 8 或更新版本

備註

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。

準備 SBC (單板電腦)

請確定您的 SBC 已設定為支援下列服務：

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。

準備硬體

使用硬體元件來建置線路，如下圖所示：

MCP3008會使用序列周邊介面（SPI）進行通訊。以下是從 MCP3008 到 Raspberry Pi 和強效計的連接：

V_DD 到 3.3V（以紅色顯示）
V_REF 至 3.3V（紅色）
AGND 到地面（黑色）
CLK 至 SCLK （橙色）
D_OUT 至 MISO （橙色）
D_IN 到 MOSI （橙色）
CS/SHDN 至 CE0 （綠色）
DGND 到地面（黑色）
CH0 到可變（中間）針腳在強力計（黃色）

將 3.3V 和地面提供給強力計上的外部針腳。訂單不重要。

請參閱下列針腳圖（視需要）

MCP3008	Raspberry Pi GPIO
	圖片由Raspberry Pi Foundation 提供。

小提示

建議使用 GPIO 分流板搭配麵包板，以簡化與 GPIO 標頭的連接。

建立應用程式

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 控制台應用程式。將它命名為 AdcTutorial。
```
dotnet new console -o AdcTutorial
cd AdcTutorial
```
將 Iot.Device.Bindings 套件新增至專案。從項目目錄或Visual Studio使用 .NET CLI。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 3.2.0-*
```
使用下列程式碼取代 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 被設定為 SpiConnectionSettings 的新實例。建構函式會將 busId 參數設定為 0，並將 chipSelectLine 參數設定為 0。
- using 宣告會透過呼叫SpiDevice並傳入SpiDevice.Create來建立hardwareSpiSettings的實例。這 SpiDevice 表示 SPI 總線。宣告 using 確保物件被處置且硬體資源被正確釋放。
- 另一 using 宣告會建立 Mcp3008 的實例，並將 SpiDevice 傳遞至建構函式。
- while迴圈會無限期執行。每次迭代
  1. 清除控制台。
  2. 呼叫 mcp.Read(0)來讀取 ADC 上的 CH0 值。
  3. 將原始值寫入主控台。
  4. 將數值格式化為百分比後寫入控制台。
    - 若要計算百分比，此值除以 10.23。 MCP3008是 10 位 ADC，這表示它會傳回 1024 個可能的值，範圍介於 0-1023。將值除以 10.23 以百分比表示值。
    - 百分比會四捨五入為最接近的 0.1。
  5. 休眠 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 作為獨立應用程式。如需指示，請參閱將 .NET 應用程式部署至Raspberry Pi。請務必使用提供可執行檔chmod +x許可權。
切換至部署目錄並執行可執行檔，在Raspberry Pi上執行應用程式。
```
./AdcTutorial
```
當您旋轉強速計撥號時，觀察輸出。這是因為強量計會改變在 ADC 上提供給 CH0 的電壓。 ADC 會將 CH0 上的輸入電壓與提供給 V_REF 的參考電壓進行比較，以產生值。
按 Ctrl+C 終止程式。

祝賀！您已使用 SPI 從類比至數位轉換器讀取數值。

取得原始程式碼

本教學課程的來源可在 GitHub 上取得。

後續步驟

瞭解如何使用一般用途輸入/輸出來閃爍 LED

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