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模拟量是指变量在一定范围内连续变化的量。在物理世界中，数据几乎全部是模拟量，例如温度、电流、电压、风速、振动等。要将模拟量转换为离散的数字值，通常需要采样。

传感器采集的数据大多数是模拟量。随着智能化设备的普及，未来趋势是大幅度增加各种智能数据采集设备和传感器。智能设备的核心功能是将物理世界的模拟数据通过本地处理后，采集并传输给数据分析系统。模拟数据的采集和网络连接是这一过程中非常关键的一环。

AI和大数据技术的基础是数据，这些数据主要是模拟数据。例如，在工业领域，需要检测机器的振动数据以预测设备健康状况。这种检测通常涉及电机、轴承、变速箱的振动数据和温度等模拟数据。通过神经网络技术或大数据统计分析，可以对这些数据进行分析并得出判断结果。因此，数据采集和测量技术越来越重要。

常见的物理模拟量包括：

• 流量
• 压力
• 温度
• 振动
• 应变
• PH值

模拟信号的调理是模数转换系统中的重要环节，通常包括信号隔离、增益放大器、滤波和输出驱动。

送入ADC的电信号需要遵循标准规范。常见的ADC输入信号有以下几种：

• 标准电流：4~20mA 是工业标准，传感器模拟信号可通过变送器输出等效电流。
• 标准电压：传送给ADC接口的信号通常为-10V至+10V的DC电压。

ADC技术主要分为以下几种：

• 逐次逼近法（Successive Approximation, SAR）：通过逐步逼近的方式进行量化。
• ΔΣ（Delta-Sigma，ΔΣ）：通过不断叠加小误差来实现量化。
• 流水线法（Pipeline）：通过多个阶段并行处理来提高转换速率。

三种方法各有优缺点，选择时需要根据具体需求权衡。

现代单片机通常内置ADC外围电路和多个模拟量输入端口。以STM32F429为例，其内置3个12位精度ADC，具有以下特点：

• 12位精度，高达1M转换速率
• 信号范围0~3.6V
• 支持DMA模式
• 单端输入，不支持差分输入

内置ADC的优点是成本低、转换速度快且便于集成，但分辨率通常为10~12位。通常用于闭环控制，而外置ADC则用于高精度数据采集。

Mbed OS提供了AnalogIn控制类，用于处理器内置ADC和DAC的接口。AnalogIn类的成员函数包括读取模拟数据的基本操作。以下是Mbed OS下的示例代码：

#include "mbed.h"AnalogIn Ain(ADC_TEMP);float ADCdata;int main() {    printf("ADC Data Values...\n\r");    while(1) {        ADCdata = Ain.read();        printf("%f\n\r", ADCdata);        wait(0.5);    }}

STM32内置模拟量信号包括ADC_TEMP（温度）、ADC_VREF（参考电压）、ADC_VBAT（后备电池电压）。

对于高精度需求，通常需要外接ADC芯片。TI公司的ADS1256是一款低噪声ADC芯片，具有24位分辨率，支持8路单端或4路差分输入，内置可编程增益放大器和SPI接口。

M2-ADS1256-20mA接口板基于ADS1256芯片，用于4~20mA电流环模拟量输入。该模块还支持4路数字输出和RS485接口，适合工业环境下的模拟量采集。

AD7689是Analog Device公司的16位分辨率ADC芯片，支持多路复用器和内置温度传感器。Mbed OS下的AD7689驱动类实现了芯片的核心功能，包括寄存器操作和数据读取。

通过以上技术，开发者可以根据具体应用需求选择合适的ADC方案，实现高精度模拟数据采集和处理。

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