nRF52832のADC

サンプルのsaadcプロジェクトを追ってみたので、調べたことを書き残します。
SDK14.20をみたが、前後のバージョンでも変わりないんじゃないかな(調べていません)。
＃誤りがあったら教えてほしいです。

main関数で、ADCの初期化、イベント(ADサンプリング)の設定、イベントの有効化をしている。
ADサンプリングが完了すれば、コールバック関数が呼ばれる仕組みとなっている。

main.cのmain関数

#define SAMPLES_IN_BUFFER 5
volatile uint8_t state = 1;

static const nrf_drv_timer_t m_timer = NRF_DRV_TIMER_INSTANCE(0);
static nrf_saadc_value_t     m_buffer_pool[2][SAMPLES_IN_BUFFER];
static nrf_ppi_channel_t     m_ppi_channel;
static uint32_t              m_adc_evt_counter;

//省略(関数はこの後個別に抜き出し)

int main(void)
{
    uint32_t err_code = NRF_LOG_INIT(NULL);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT();

    err_code = nrf_drv_power_init(NULL);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    ret_code_t ret_code = nrf_pwr_mgmt_init();
    APP_ERROR_CHECK(ret_code);

    NRF_LOG_INFO("SAADC HAL simple example.");
    saadc_init(); //ADCの初期化
    saadc_sampling_event_init(); //ADサンプリングイベントの初期化
    saadc_sampling_event_enable(); //イベントの有効化(開始)

    while (1)
    {
        nrf_pwr_mgmt_run();
        NRF_LOG_FLUSH();
    }
}

saadc_init関数では、ADC初期設定、変換結果の格納先バッファ初期化をしている。

チャネル設定の構造体変数channel_configについて、
NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SEマクロで、
AD入力チャネルを定数NRF_SAADC_INPUT_AIN0とするほか、
・リファレンス電圧0.6V
・ゲイン1/6
に設定される。用途に応じて、付近で再変更すればいい。

また、サンプルプロジェクトでは、一部の設定がsdk_config.hで行われる。
・分解能(8bit/10bit/12bit/14bit)
・オーバーサンプリング
・ローパワーモード
・割込み優先度

追ってみると、nrf_drv_saadc_init関数で設定される仕組みになっている。
この関数の第一引数は、上記設定の構造体になっている。
ここをNULLとすると、関数内部でsdk_config.hの内容が用いられる。

SDKのADCモジュールは、ダブルバッファ構成になっており、
最初にnrf_drv_saadc_buffer_convert関数を2度呼ぶことで、
ダブルバッファ用のメモリを設定する仕組みになっている。

void saadc_init(void)
{
    ret_code_t err_code;
    nrf_saadc_channel_config_t channel_config =
        NRF_DRV_SAADC_DEFAULT_CHANNEL_CONFIG_SE(NRF_SAADC_INPUT_AIN0);

    err_code = nrf_drv_saadc_init(NULL, saadc_callback);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_saadc_channel_init(0, &channel_config);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool[0], SAMPLES_IN_BUFFER);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert(m_buffer_pool[1], SAMPLES_IN_BUFFER);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

}

saadc_sampling_event_init関数では、AD変換のタイミング(周期)を設定している。
この関数の前半では、AD変換開始のためのTIMERを設定・有効にする。
サンプルプロジェクトでは、400ms毎にTIMERが発火する。

この関数の後半では、EventにTaskを割り当てている。

PPI(Programmable peripheral interconnect)は、nRF52の各機能を繋ぐような感じ
PPIはnRF52でとても重要な機能だと思う。

void saadc_sampling_event_init(void)
{
    ret_code_t err_code;

    err_code = nrf_drv_ppi_init();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    nrf_drv_timer_config_t timer_cfg = NRF_DRV_TIMER_DEFAULT_CONFIG;
    timer_cfg.bit_width = NRF_TIMER_BIT_WIDTH_32;
    err_code = nrf_drv_timer_init(&m_timer, &timer_cfg, timer_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    /* setup m_timer for compare event every 400ms */
    uint32_t ticks = nrf_drv_timer_ms_to_ticks(&m_timer, 400);
    nrf_drv_timer_extended_compare(&m_timer,
                                   NRF_TIMER_CC_CHANNEL0,
                                   ticks,
                                   NRF_TIMER_SHORT_COMPARE0_CLEAR_MASK,
                                   false);
    nrf_drv_timer_enable(&m_timer);

    uint32_t timer_compare_event_addr = nrf_drv_timer_compare_event_address_get(&m_timer,
                                                                                NRF_TIMER_CC_CHANNEL0);
    uint32_t saadc_sample_task_addr   = nrf_drv_saadc_sample_task_get();

    /* setup ppi channel so that timer compare event is triggering sample task in SAADC */
    err_code = nrf_drv_ppi_channel_alloc(&m_ppi_channel);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_ppi_channel_assign(m_ppi_channel,
                                          timer_compare_event_addr,
                                          saadc_sample_task_addr);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

saadc_sampling_event_enable関数では、PPIの有効化をしている。
これにより、TaskとEventが繋がり、Eventの発生に呼応してTaskが動作するようになる。

void saadc_sampling_event_enable(void)
{
    ret_code_t err_code = nrf_drv_ppi_channel_enable(m_ppi_channel);

    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

Taskの動作完了により、saadc_callback関数が呼ばれるようになる。
nrf_drv_saadc_buffer_convert関数で、ダブルバッファのうち変換の完了しているものをAD変換結果の格納先に再設定する。

void saadc_callback(nrf_drv_saadc_evt_t const * p_event)
{
    if (p_event->type == NRF_DRV_SAADC_EVT_DONE)
    {
        ret_code_t err_code;

        err_code = nrf_drv_saadc_buffer_convert(p_event->data.done.p_buffer, SAMPLES_IN_BUFFER);
        APP_ERROR_CHECK(err_code);

        int i;
        NRF_LOG_INFO("ADC event number: %d", (int)m_adc_evt_counter);

        for (i = 0; i < SAMPLES_IN_BUFFER; i++)
        {
            NRF_LOG_INFO("%d", p_event->data.done.p_buffer[i]);
        }
        m_adc_evt_counter++;
    }
}

参考リンク

Nordic Info Center