共用方式為

從類比到數位轉換器讀取值

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。

在這個主題中，你會使用 .NET 讀取 ADC 的數值，同時用電位器調變輸入電壓。

先決條件

  • ARM 型 （ARMv7 或更新版本） 單板電腦 （SBC）
  • MCP3008 類比轉數位轉換器
  • 三針有效計
  • 麵包板
  • 跳線
  • Raspberry Pi GPIO 擴展板（可選/建議）
  • .NET SDK 10 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，這個教學也可以用於任何支援 .NET 的 Linux 基礎 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等。

準備 SBC (單板電腦)

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。 對於 Raspberry Pi，請使用指令 raspi-config 。 欲了解更多相關 raspi-config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：

這是一個Fritzing原理圖，顯示一個由MCP3008 ADC和電位器組成的電路

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：

  • VDD 到 3.3V（紅色顯示）
  • VREF 至 3.3V（紅色）
  • AGND 到地面 （黑色）
  • CLK 至 SCLK （橙色）
  • DOUT 至 MISO（橘色）
  • DIN 轉為 MOSI（橘色）
  • 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
顯示 MCP3008 腳位的示意圖 一張顯示 Raspberry Pi GPIO 接頭腳位的示意圖。圖片由Raspberry Pi基金會提供。
圖片由Raspberry Pi基金會提供。

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：

  1. 請使用 .NET CLI 或 Visual Studio 建立一個新的 .NET 控制台應用程式。 叫它 AdcTutorial。

    dotnet new console -o AdcTutorial
cd AdcTutorial

  2. 把 Iot.Device.Bindings 套件加入專案。 請使用專案目錄中的 .NET CLI 或 Visual Studio。

    dotnet package add Iot.Device.Bindings --version 4.1.0

  3. 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 的一個新實例。 建構子將參數設 busId 為 0， chipSelectLine 參數設為 0。
    • 使用宣告來呼叫SpiDevice.Create，並傳遞hardwareSpiSettings，從而建立SpiDevice的實例。 這 SpiDevice 表示 SPI 匯流排。 宣 using 告確保物件被處置，硬體資源被正確釋放。
    • 另一個 using 宣告會建立 的 Mcp3008 實例，並將 傳 SpiDevice 入建構子。
    • 循環 while 是無限循環的。 每次迭代
      1. 清除控制台。
      2. 透過呼叫 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。

  4. 建置應用程式。 如果使用 .NET CLI，請執行 dotnet build。 要在Visual Studio中建構，請按 Ctrl+Shift+B。

  5. 將應用程式部署至 SBC 作為獨立應用程式。 相關說明請參考 Deploy .NET 應用程式到 Raspberry Pi。 務必使用chmod +x給可執行檔執行權限。

  6. 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將CH0的輸入電壓與提供給VREF 的參考電壓比較，以產生一個數值。

  7. 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

本教學的原始碼為 可於 GitHub 取得。

後續步驟

學習使用通用輸入/輸出來閃爍 LED

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