在上一章中，我主要讲了如何通过DHT11测量温湿度，由于有单总线通信，需要编写时序函数，所以难度有点大。那么在这一章中，我打算用MQ135模块来检测空气质量，仍然是对环境参量的获取。不像DHT11模块，在MQ135内部并没有集成AD转换器，当然，我们也不需要在外围搭建AD转换电路，而是利用stm32的内部ADC资源，完成对获取到的模拟量的转换。
MQ135传感器主要检测空气中的一些有害气体，比如硫化物、氨气等，还可以对烟雾等进行检测，总之，就是检测空气中污染物的一款传感器。下面，就是MQ135模块的实物图。
由图可知：该模块有4个引脚，分别是两个电源VCC和GND，一个数字输出口和一个模拟输出口。模块中还有一个可调电位器，用来调节灵敏度的。在本制作中，由于我们需要测握拿或量空气质量的数值，所以需要用到模拟输出口，即A0输出。而数字输出口只能在超过某设定值时，才能进行电平的跳变，如果你要设置某报警装置时，可以用一下，所以我们不用数字输出口。
至于MQ135模块的内部测量电路的工作原理，在这里不再阐述，有兴趣的读者，可以网上查阅。我们只要知道，该模块A0输出端电压随环境空气质量的变化而变化，只要通过AD转换将A0端口电压模拟量转换为数字量，再通过一定的公式转换，即可测量出空气质量的数值。
stm32内部自带ADC资源，它可以将模拟信号转敏袭换为数字信号，是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。stm32有 3 个 ADC，这些 ADC 可以独立使用，也可以使用双重（提高采样率），具有多达 18个复用通道，可测量来自16个外部源、2 个内部源段伍信号。 这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。
（1）初始化相关的GPIO口
/*ADC初始化函数*/
void adc_gpio_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE)
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure)
}
配置GPIO口，选择PA1引脚，开启PA1和ADC1的时钟，由于需要检测电压模拟量，将引脚设置成模拟输入。
（2）编写ADC初始化函数
void adc_init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure//定义ADC结构体变量
adc_gpio_init()//GPIO口初始化
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6)//设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE//关闭连续转换
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right//右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None//禁止触发检测，使用软件触发
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1//1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE//非扫描模式
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure)//ADC初始化
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE)//开启AD转换器
ADC_ResetCalibration(ADC1)//重置指定的ADC的校准寄存器
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1))//获取ADC重置校准寄存器的状态
ADC_StartCalibration(ADC1)//开始指定ADC的校准状态
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1))//获取指定ADC的校准程序
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE)//使能或者失能指定的ADC的软件转换启动功能
}
在ADC初始化函数里，由于AD转换时间没有那么快，所以设置ADC分频因子为6，将系统时间分频。然后对ADC_InitStructure结构体的每一个元素赋值，这里，我借鉴了普中的资料。就像上面这样配置，就可以了。本人水平有限，可能讲不清楚，见谅。
接着，开启AD转换器，并进行校准，并且使能指定的ADC的软件转换启动功能，至此，就完成了ADC的初始化。
（3）编写AD转换函数
u16 get_adc_value(u8 channel,u8 times)
{
u32 total_value
u16 average_value
u8 i
//设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
//ADC1,ADC通道,239.5个周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, channel, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5)
for(i=0i<timesi++)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE)//使能指定的ADC1的软件转换启动功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC))//等待转换结束
total_value += ADC_GetConversionValue(ADC1)
delay_ms(5)
}
average_value = total_value/times
return average_value
}
AD转换函数的入口参数为AD转换通道和采样转换次数，通过ADC_RegularChannelConfig()函数，指定ADC1，转换通道，转换周期等，启动AD转换，连续采集数据并取平均值。最后返回采集并AD转换的数字量。
（4）主程序调用AD转换函数，获取空气质量数值
value = get_adc_value(ADC_Channel_1,10)//设置通道：ADC_Channel_1，每次连续采样10次
value = (u16)((float)value*300/4096)//数值转换，采集AD数值范围：0~4095，而空气质量范围：0~300。
这里，我在网上查阅资料，并没有详细说明，MQ135空气质量的计算公式，所以本人也不知道如何换算。因此，这里的空气质量检测只能达到演示的效果（自定义的转换公式），如果有读者知道，可以在下方的评论中留言，或者在中私信我，谢谢！
STM32W108无线射频模块AD转换州敬运器烟雾传感器数据采集STM32W108 AD转换器是一个一阶∑-△转换器，具有以下特性：
l 分辨率可达12位
l 采样最小时间5.33us（188KHz）
l 6个外部和4个内部输入源，可进行差分和单端转换
l 两个电压转换范围（差分）：-VREF~+VREF，-VDD_PADS~+VDD_PADS
l 可选择内部和外部参考标准VREF：内部的VREF可用于输出
l 数字偏移和增益校准
l 专用DMA通道，通道支持一次和连续的 *** 作册梁模式
应用实例解析
编写烟雾传感器测试程序，读取烟雾传感器的AD值，并输出到串口显示。
9.3.1开发环境与硬件说明
硬件：STM32W108 无线开发板、烟雾传感器、J-LINK调试器、PC机等。
软件：IAR Embedded Workbench开发软件、SimpleMac协议栈。
图9.13为烟雾传感器的原理图，烟雾传感器的引脚连接图如图9.14所示，烟雾传感器的5V接引脚1，GND接引脚4，DOUT接引脚2（即芯片中的PA3），AOUT接引脚3（即芯片中的PA4）。
图9.14. 烟雾传感器与STM32W108芯片管脚连接图
9.3.2软件设计与规划
本实例烟雾传感器中用到adc.c中的函数，有StStatus halStartAdcConversion(ADCUser id, ADCReferenceType reference, ADCChannelType channel, ADCRateTyperate)，该函数是开启AD转换功能；其中ADCUser id在adc.h中定义，有三种，本实例中用到ADC_USER_APP；ADCReferenceType reference为参考类型，adc.h中定义，本实例中用ADC_REF_INT，ADCChannelType channel为模拟输入通道，在adc.h中定义，本实例中用到的是PA4作为模拟输入的通道；ADCRateType rate为AD转换频率，在adc.h中定义，本实例中用到的是ADC_CONVERSION_TIME_US_4096，4096us，12个有效位。
无线节点上电首先进行硬件初始化，然后等按键S2被按下，只要S2被按下，无线节点就周期性的进行AD转换。
9.3.3传感器数据采集程序设计
在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转稿段换的内容：
其中adc.h中的内容有：
static int16u adcData//DMA中的ADC转换结果
在烟雾传感器的驱动程序中涉及到了AD转换的函数：
在adc.c中的添加函数有：
/**************************************************************************
功能描述：完成对AD转换后数据的获取
输入参数：无
输出参数：AD转换后的16位无符号数
*************************************************************************/
int16u getData(void)
{
int16s data//存放AD转换后的电压的数值
while ( !(INT_ADCFLAG & INT_ADCULDFULL)) //无效时，空等待
data=halConvertValueToVolts(adcData) //将AD转换的电压数据存至data变量中
return (int16u)data
}
/**************************************************************************
功能描述：内部ADC初始化
输入参数：无
输出参数：无
*************************************************************************/
void halInternalInitAdc(void)
{
//初始化状态变量
adcPendingRequests = 0
adcPendingConversion = NUM_ADC_USERS
adcCalibrated = FALSE
adcStaticConfig = ADC_1MHZCLK | ADC_ENABLE //初始化配置:1MHz, 低压范围
// 设置所有ADC读取无效
adcReadingValid = 0
// 关闭ADC
ADC_CFG = 0 //禁用ADC，关闭HV缓冲区
ADC_OFFSET = ADC_OFFSET_RESET
ADC_GAIN = ADC_GAIN_RESET
ADC_DMACFG = ADC_DMARST
ADC_DMABEG = (int32u)&adcData
ADC_DMASIZE = 1
ADC_DMACFG = (ADC_DMAAUTOWRAP | ADC_DMALOAD)
//清空ADC中断，并使能中断
INT_ADCCFG = INT_ADCULDFULL
INT_ADCFLAG = 0xFFFF
INT_CFGSET = INT_ADC
stCalibrateVref()//校准参考电压
}
MQ2.h编写（烟雾传感器）
/*****************************************************************
文件名：MQ2.h
版本号：v1.0
创建日期：2012-4-1
硬件描述：烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3，模拟输出接STM32W芯片的PA4
主要函数描述：MQSetStatus(int32u status):设置对应引脚；
MQGetStatus()：获得对应端口值
MQGetDCData()：获得烟雾传感器数字输出的值
MQADCInit()：设置PA4为模拟输入状态
MQGetADCStart()：开启AD转换
*****************************************************************/
#ifndef __MQ_H__
#define __MQ_H__
//设置MQ2烟雾传感器的数字输出端口与STM32W的PA3端口相连接
#define MBUS PORTA_PIN(3)
#define MBUS_INPUT_GPIO GPIO_PAIN
#define MBUS_OUTPUT_GPIO GPIO_PAOUT
#define MBUS_GPIO_PINPA3_BIT
#define MBUS_WAKE_SOURCE 0x00000080
#define MBUS_SET (GPIO_PASET_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR
-GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8)))
#define MBUS_CLR (GPIO_PACLR_ADDR+((GPIO_PBCFGL_ADDR
-GPIO_PACFGL_ADDR)*(MBUS/8)))
extern void MQSetStatus(int32u status) //设置对应引脚
extern u8 MQGetStatus() //获得对应端口值
extern u8 MQGetDCData() //获得烟雾传感器数字输出的值
extern void MQADCInit() //设置PA4为模拟输入状态
extern void MQGetADCStart() //开启AD转换
#endif
MQ2.c编写（烟雾传感器）
/*****************************************************************
文件名：MQ2.c
版本号：v1.0
创建日期：2012-4-1
硬件描述：烟雾传感器的数字输出接STM32W芯片的PA3，模拟输出接STM32W芯片的PA4
主要函数描述：MQSetStatus(int32u status):设置对应引脚；
MQGetStatus()：获得对应端口值
MQGetDCData()：获得烟雾传感器数字输出的值
MQADCInit()：设置PA4为模拟输入状态
MQGetADCStart()：开启AD转换
*****************************************************************/
#include PLATFORM_HEADER
#include BOARD_HEADER
#include "MQ2.h"
#include "hal/micro/micro-common.h"
#include "hal/micro/cortexm3/micro-common.h"
#include "hal/micro/adc.h"
#include "stdio.h"
#define LOW 0//低电平
#define HIGH 1//高电平
/**************************************************************************
功能描述：完成对特定端口的设置
输入参数：status：端口参数，高电平或低电平
输出参数：无
*************************************************************************/
void MQSetStatus(int32u status)
{
halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_OUT)
if(MBUS/8 <3)
{
if(status==HIGH) //设置为高电平
*((volatile int32u *)MBUS_SET) = BIT(MBUS&7)
else //设置为低电平
*((volatile int32u *)MBUS_CLR) = BIT(MBUS&7)
}
}
/**************************************************************************
功能描述：完成获取对应端口的值
输入参数：无
输出参数：对应端口的值
*************************************************************************/
u8 MQGetStatus()
{
return (MBUS_INPUT_GPIO &(1<<MBUS_GPIO_PIN)) ? 1 : 0
}
/**************************************************************************
功能描述：完成对烟雾传感器数字输出的获取
输入参数：无
输出参数：烟雾传感器数字输出值
*************************************************************************/
u8 MQGetDCData()
{
halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_IN)
if(MQGetStatus()==0)
{
halCommonDelayMicroseconds(500) //延时抗干扰
if(MQGetStatus()==0)
return 0
else
return 1
}
else
return 1
}
/**************************************************************************
功能描述：设置PA4端口为模拟输入输出
输入参数：无
输出参数：无
*************************************************************************/
void MQADCInit()
{
halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_ANALOG)
}
/**************************************************************************
功能描述：完成对给定数字的显示
输入参数：无
输出参数：无
*************************************************************************/
void MQGetADCStart()
{
halAdcCalibrate(ADC_USER_APP) //设置ADC校准
halStartAdcConversion(ADC_USER_APP,ADC_REF_INT, ADC_SOURCE_ADC4_VREF2,ADC_CONVERSION_TIME_US_4096 )//开启AD转换，ADC4，转换速率4096
}
9.3.4测试程序编写
编写测试程序源文件solar-system.c：
/*****************************************************************
文件名：solar-system.c
版本号：v1.0
创建日期：2012-4-1
硬件描述：对于无线节点上烟雾传感器数字输出接PA3，模拟输出接PA4
主要函数描述：main( )函数实现对各个传感器的控制。
*****************************************************************/
#include PLATFORM_HEADER
#include BOARD_HEADER
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "error.h"
#include "hal/hal.h"
#include "include/phy-library.h"
#include "hal/micro/cortexm3/iap_bootloader.h"
#include "MQ2.h"
/**************************************************************************
功能描述：完成对某种传感器的检测
输入参数：无
输出参数：无
*************************************************************************/
int main(void)
{
boolean preesed = FALSE
halInit()//初始化硬件
uartInit(115200, 8, PARITY_NONE, 1)//初始化UART
.
//配置PA4和PA5作为复用输出引脚，用于数据包的跟踪
halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_OUT_ALT)
halGpioConfig(PORTA_PIN(5),GPIOCFG_OUT_ALT)
GPIO_IRQDSEL = PORTB_PIN(2)//连接IRQD到PB2/SC1RXD
//允许IRQD标志位激活任何的IRQD
GPIO_INTCFGD = (3<<GPIO_INTMOD_BIT)
INT_GPIOFLAG = INT_IRQDFLAG
INT_PENDCLR = INT_IRQD
INTERRUPTS_ON()
halInitLed() //初始化LED
halInitButton()//初始化按键
halInternalInitAdc()//内部ADC初始化
MQADCInit()//烟雾传感器接口初始化
printf("Press S2 to begin ADC Change\n")
while(TRUE)
{
halCommonDelayMilliseconds(10)
if (halGetButtonStatus(BUTTON_S2) == BUTTON_PRESSED||preesed == TRUE)
{
preesed = TRUE
/********读取烟雾传感器AD值*******************/
MQGetADCStart()
u16 mqacdata=getData()
u8 flag=0
if(mqacdata&(0x01<<15)!=0)
{
mqacdata=~(mqacdata-1)//负数，2进制补码
flag=1
}
if(mqacdata<32768)
{
if(flag==1)
{
printf("Smoke -%d\n",mqacdata)
}
else
{
printf("Current ADC: %d\n",mqacdata)
}
}
halCommonDelayMilliseconds(2000)//2000ms
}
}
}
9.3.5测试结果及分析
烟雾传感器的模拟输出经过AD转换后的值通过串口发送到PC机，AD转换的电压范围最大为1.2V， *** 作各传感器时，可以调节烟雾传感器模块上面的滑动变阻器，以改变传感器的灵敏度。
本文出自《STM32W108嵌入式无线传感器网络》邱铁，夏锋，周玉编著.清华大学出版社，2014年5月
同时参考http://blog.csdn.net/u010273356/article/details/46932007
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