[N32G43x] 低成本電壓電流測量，國民技術(shù)N32G435很適合

電壓電流采樣測量是常常見到的mcu應(yīng)用，電壓的測量相對容易。電流測量則要麻煩一些。尤其是考慮到微小電流（ua級）和較寬的測量范圍，往往需要對電流采樣電阻上的電壓差進(jìn)行高倍率的放大，或者需要改變?nèi)与娮枰垣@得不同的測量范圍。電路的復(fù)雜性和成本就會較高。模擬前端則需要專門設(shè)計(jì)的電流放大器，通常就是儀表放大器，適用的共模電壓范圍也不是很寬。
如果是低端要求不高的測量那就可以使用通用運(yùn)放，一級或者兩級放大，在低端采樣不需要考慮共模電壓，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單。這樣的低成本電壓電流測量，用國民技術(shù)的N32G435系列微控制器就很合適了。國民技術(shù)的N32G435有著較高的集成度，帶有高性能的ADC和集成OPA，很適合電流放大測量，價(jià)格又不高?？梢怨?jié)省運(yùn)放成本和減少PCB占用。能夠?qū)崿F(xiàn)低成本，電路簡潔的電壓電流測量。

下面讓我們來探索一下如何實(shí)現(xiàn)：

設(shè)計(jì)的目標(biāo)是低成本，簡潔實(shí)現(xiàn)~~

那么電壓測量使用電阻分壓到ADC的輸入范圍就行了。電流測量其實(shí)也就是測量電流采樣電阻上的微小電壓差，所以需要有放大。G435芯片里面有2個(gè)OPA，可以配置成PGA，程序就可以控制放大倍數(shù)了，這就非常靈活方便了。

讓我們從官方例程開始，N32G435庫里面的例程，有個(gè)OpaAdByTim，看起來非常合適。
keil里面安裝好支持包，打開此例程，編譯通過，下載運(yùn)行，一切順利……嗯……應(yīng)該是吧，結(jié)果在哪兒看呢？串口也沒有回傳~~還是得去讀讀代碼啦。
主程序里前面就是各部分配置函數(shù)，主循環(huán)只有更改PGA增益，其他就沒了。
所以應(yīng)該在中斷里~ADC中斷函數(shù)里有這樣的：
ADC_ConvertedValue[0][0] = ADC_GetInjectedConversionDat(ADC, ADC_INJ_CH_1) & MASK_AD_BITS;
ADC_ConvertedValue[0][1] = ADC_GetInjectedConversionDat(ADC, ADC_INJ_CH_2) & MASK_AD_BITS;

別處就沒有對ADC_ConvertedValue的處理了。所以就只能進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，斷點(diǎn)到此，看看數(shù)據(jù)啦~沒錯(cuò)，官方例程就是這樣簡潔！

這樣不夠直觀，要看數(shù)據(jù)變化也繁瑣了點(diǎn)，所以還是需要稍微更改一下。
為了簡單起見，加個(gè)串口傳送的部分，就可以用各種串口軟件查看了。
可以參考另外一個(gè)例程，USART下面的Printf例程。把里面的頭文件包上，配置代碼也復(fù)制過來，RCC配置，GPIO配置都復(fù)制過來，別忘記fputc函數(shù)，這是重定義到串口輸出的關(guān)鍵。一番復(fù)制粘貼然后編譯……哦……出錯(cuò)了，什么什么USARTx未定義！好吧，查找了一番發(fā)現(xiàn)這些是在串口例程那邊的main.h里，復(fù)制過來到這邊（OpaAdByTim）的main.h里.編譯成功！

接著就可以用printf回傳到PC了。至于涉及到變量引用、轉(zhuǎn)換的需要又多搞了幾個(gè)全局變量來，然后在主程序循環(huán)中又對ADC結(jié)果做了多點(diǎn)平均，這些大家都會的操作就不必多說了。
回傳時(shí)順便做了個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換，測得開發(fā)板VCC電壓是3.25V，所以 數(shù)據(jù)*3250/4096 就可以得到測量數(shù)據(jù)的電壓值（mv）。
代碼中可以看到OPA1的正輸入端連在PA4上，OPA2的正輸入端連在PA7上。
默認(rèn)的OPA模式是跟隨模式，沒有放大。改成PGA模式，下面的增益設(shè)置才能起作用：
OPAMP_Initial.Mod = OPAMP_CS_PGA_EN; //OPAMP_CS_FOLLOW;//OPAMP_CS_PGA_EN;
OPAMP_Initial.Gain = OPAMP_CS_PGA_GAIN_32;


PC端使用了一個(gè)叫serial port plotter的軟件，不但可以看到數(shù)據(jù)，還能繪制圖形。
只是上傳的數(shù)據(jù)要符合其格式要求，也就是這樣的：
printf("$%d %d;",datasum_i,datasum_j);

前面$,中間空格，結(jié)尾；。
數(shù)據(jù)一旦可視化就直觀多了。nice！

這次就用電阻分壓出一個(gè)小電壓信號，用PGA放大來測量（以此實(shí)現(xiàn)電流測量）：

以上是鋰電池輸出經(jīng)過100k歐可調(diào)電阻/100歐 電阻分壓出的低電壓，PGA倍數(shù)32（最大），測得210/32=6.56mv，萬用表測量6.8mv。
可以看到穩(wěn)定性稍差，這是因?yàn)橛昧?0厘米以上的杜邦線連接，自然會有些干擾了。

經(jīng)過256數(shù)據(jù)平滑處理就會穩(wěn)定多了。

再把PGA設(shè)為8倍，無平滑處理。測得52/8=6.5mv.說明PGA倍數(shù)準(zhǔn)確。

接下來設(shè)定為2倍，調(diào)整一下電阻比例，測得380/2=190mv.萬用表測量190mv。

以上是OPA1的測量結(jié)果，那么OPA2如何呢？
32倍時(shí)測得72/32=2.25mv，萬用表測量1.9mv。
OPA1測量結(jié)果偏小，OPA2偏大。那么輸入接地，可測得OPA1為0，OPA2為16/32=0.5mv。
這也就是offset了。OPA1的offset為負(fù)值，ADC采樣不到。

如果要搭建其他方式的運(yùn)放電路，可以選擇通用模式，運(yùn)放端子引出到引腳，內(nèi)部無連接（除了ADC）。或者只是緩沖一下選擇跟隨器模式就好。不過PGA模式最簡潔低成本方便可調(diào)，要求不太高的話真是再合適不過了?？词謨岳锏?a target="_blank">參數(shù)指標(biāo)比起358還是要好一些的。

另外，手冊里輸出范圍的說明，輸入是軌到軌，輸出并不是，而是縮減0.15V。
但實(shí)際測量不會這樣，還是可以實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出，所以是哪樣呢？！

總之，經(jīng)過以上測試，驗(yàn)證了N32G435內(nèi)部OPA和ADC的性能，官方的庫和例程也工作穩(wěn)定，非常不錯(cuò)。完全適合做低成本的電壓電流測量應(yīng)用。非常值得推薦！

審核編輯 黃昊宇