ESP32C3 ADC 测量锂电池电压
ESP32C3 ADC 测量锂电池电压
在低功耗设备中，准确测量锂电池电压是一个常见的需求。本文将介绍如何使用ESP32C3微控制器通过ADC（模数转换器）来测量锂电池电压，重点讲解了使用分压电路进行电压采集的方案，并提供了详细的配置步骤和代码示例。
电量采集有两种方法：
- 加电量采集芯片（库仑计）
- 分压电路进行ADC采集，进而计算出电压
对于很多低功耗产品来说，外加一个库仑计的成本是不能接受的，所以一般都是使用分压电路来进行电池电压的采集，而一般低功耗产品都把电阻加大至1M-2M，入下图就是经典的电池电压采集电路。
这样看来貌似很简单的样子，把ADC值取出来，然后再转换为电压即可，实则不然！因为低功耗设备是靠电池供电的，而一般的锂电池的电压是随着电量的降低，电压也随之降低，虽然咱们的电路上一般会加上LDO电源芯片，来让3.6V的电池降压至3.3V给MCU供电。（注：特殊的锂亚电池可以长久保持稳压状态即使电量几乎耗尽）
一般ADC的电压转换方法为：电池电压=3.3*ADC采集值/分压比例
可是咱们为什么用3.3V来乘呢？因为我们已经默认了MCU的电压为3.3V，如果电池电压一直稳定或者是常供电设备，这一点无需关注。但是可充电的锂电池一般随着电量降低电压也会降低，那么当电池的电压降到3.3V以下，经过LDO以后，MCU的电压也会在3.3V以下，再使用3.3带入公式计算，显然是不合理的！
其实ST芯片已经有了一个算法来计算MCU
VDDA的电压值，这个值是MCU内部自动实时监控的，其中它连接在ADC_IN17通道，通过这个方法咱们就可以确定VDDA的真实电压，同时VREFINT_CAL（校准值）存在MCU内部的寄存器内，而且是只读的。 STM32L051 datasheet如图：
STM32L051 使用手册如图：
那么新的计算公式应该是这样的：
电池电压=真实的VDDA电压ADC采集值/分压比例
其中真实的VDDA电压=3V基准值/VDDA采集值
电池电压=（3V*基准值/VDDA值）*ADC采集值/分压比例
这样就可以得到非常准确的电池电压了，即使电池降到3.3V以下也是非常准确的。 ADC采集多路可以使用DMA也可以开启连续采集，然后我们把ADC值都取出来带入公式即可。
实战举例：
- 配置电池ADC引脚
- 勾选内部参考电压 其实是ADC_IN17
- 使能连续转换模式
- 配置低功率等待
- 配置auto off
- 提高采样率提高准确度
下方代码就实现了初始化，校准，然后启动ADC采集，便开始了连续转换（可以配置为读取之后开始下次循环）打印5次最终电池电量BAT_val。分压比例为0.5，所以是4096/2=2028.即：BAT_val = VDDA_val*BAT_DATA/2048;
ADC1->CR |= ADC_CR_ADCAL; //校准ADC
while((ADC1->ISR&ADC_ISR_EOCAL)!=ADC_ISR_EOCAL);//等待ADC校准完成
ADC1->ISR |= ADC_ISR_EOCAL;//校准ADC完成
VREFINT_CAL = *(uint16_t*)0x1FF80078; //获取校准值
ADC1->CR |= ADC_CR_ADSTART;
//HAL_ADC_Start(&hadc); //启动ADC
EnableUsart_IT();
printf("123456\r\n");
for(uint8_t i=5; i>0; i--)
{
HAL_Delay(1000);
while((ADC1->ISR&ADC_ISR_EOC)!=ADC_ISR_EOC);
BAT_DATA = ADC1->DR;
while((ADC1->ISR&ADC_ISR_EOC)!=ADC_ISR_EOC);
VREFINT_DATA = ADC1->DR;
VDDA_val = 3.0*VREFINT_CAL/VREFINT_DATA;
printf("VDDA_val=%.2f\r\n",VDDA_val);
BAT_val = VDDA_val*BAT_DATA/2048;
printf("BAT_val=%.2f\r\n",BAT_val);
printf("wait %dS to sleep\r\n",i);
}
根据我的测试可以满足项目需求！