Ler valores de um conversor analógico/digital

Artigo
06/05/2023

Um ADC (conversor analógico-digital) é um dispositivo que pode ler um valor de tensão de entrada analógica e convertê-lo em um valor digital. Os ADCs são usados para ler valores de termistores, potenciômetros e outros dispositivos que alteram a resistência com base em determinadas condições.

Neste tópico, você usará o .NET para ler valores de um ADC enquanto modula a tensão de entrada com um potenciômetro.

Pré-requisitos

SBC (computador de placa única) baseado em ARM (ARMv7 ou superior)
Conversor analógico-digital MCP3008
Potenciômetro de três pinos
Placa universal
Cabos de jumper
Placa de breakout Raspberry Pi GPIO (opcional/recomendado)
.NET SDK 7 ou posterior

Observação

Este tutorial foi escrito supondo que o dispositivo de destino seja o Raspberry Pi. No entanto, este tutorial pode ser usado para qualquer SBC baseado em Linux com suporte para .NET, como Orange Pi, ODROID e muito mais.

Preparar o SBC

Verifique se o SBC está configurado para dar suporte aos seguintes serviços:

Para muitos dispositivos, nenhuma configuração adicional é necessária. Para Raspberry Pi, use o comando raspi-config. Para obter mais informações sobre raspi-config, consulte a Documentação do Raspberry Pi.

Preparar o hardware

Use os componentes de hardware para criar o circuito, conforme ilustrado no seguinte diagrama:

O MCP3008 usa SPI (Serial Peripheral Interface) para se comunicar. Veja a seguir as conexões do MCP3008 com o Raspberry Pi e o potenciômetro:

V_DD para 3.3V (exibido em vermelho)
V_REF para 3.3V (vermelho)
AGND para terra (preto)
CLK para SCLK (laranja)
D_OUT para MISO (laranja)
D_IN para MOSI (laranja)
CS/SHDN para CE0 (verde)
DGND para terra (preto)
CH0 para pino variável (meio) no potenciômetro (amarelo)

Forneça 3.3 V e aterre os pinos externos do potenciômetro. A ordem não é importante.

Confira os seguintes diagramas de pinagem conforme necessário:

MCP3008	GPIO do Raspberry Pi
	Imagem cortesia da Raspberry Pi Foundation.

Dica

Recomenda-se uma placa de fuga GPIO com uma placa de ensaio para simplificar as conexões com o cabeçalho GPIO.

Criar o aplicativo

Siga estas etapas em seu ambiente de desenvolvimento preferencial:

Crie um aplicativo de console .NET usando a CLI do .NET ou o Visual Studio. Defina o nome como AdcTutorial.
```
dotnet new console -o AdcTutorial
cd AdcTutorial
```
Adicione o pacote Iot.Device.Bindings ao projeto. Use a CLI do .NET no diretório do projeto ou no Visual Studio.
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
```
Substitua o conteúdo do Program.cs pelo seguinte código:
```
using System;
using System.Device.Spi;
using System.Threading;
using Iot.Device.Adc;

var hardwareSpiSettings = new SpiConnectionSettings(0, 0);

using SpiDevice spi = SpiDevice.Create(hardwareSpiSettings);
using var mcp = new Mcp3008(spi);
while (true)
{
    Console.Clear();
    double value = mcp.Read(0);
    Console.WriteLine($"{value}");
    Console.WriteLine($"{Math.Round(value/10.23, 1)}%");
    Thread.Sleep(500);
}
```
No código anterior:
- hardwareSpiSettings é definido como uma nova instância de SpiConnectionSettings. O construtor define os parâmetros busId e chipSelectLine como 0.
- Uma declaração using cria uma instância de SpiDevice chamando SpiDevice.Create e transmitindo hardwareSpiSettings. Esse SpiDevice representa o barramento SPI. A declaração using garante que o objeto seja descartado e os recursos de hardware sejam liberados corretamente.
- Outra declaração using cria uma instância de Mcp3008 e transmite SpiDevice para o construtor.
- Um loop while é executado indefinidamente. Cada iteração:
  1. Limpa o console.
  2. Lê o valor de CH0 no ADC chamando mcp.Read(0).
  3. Grava o valor bruto no console.
  4. Grava o valor no console formatado como uma porcentagem.
    - Para calcular a porcentagem, o valor é dividido por 10,23. O MCP3008 é um ADC de 10 bits, o que significa que ele retorna 1024 valores possíveis que variam de 0 a 1023. Dividir o valor por 10,23 representa o valor em porcentagem.
    - O percentual é arredondado para o 0,1 mais próximo.
  5. Entra em modo de suspensão após 500 ms.
Crie o aplicativo. Ao usar a CLI do .NET, execute dotnet build. Para criar no Visual Studio, pressione Ctrl+Shift+B.
Implante o aplicativo no SBC como um aplicativo autônomo. Para obter instruções, confira Implantar aplicativos .NET no Raspberry Pi . Dê a permissão de execução ao executável usando chmod +x.
Execute o aplicativo no Raspberry Pi alternando para o diretório de implantação e executando o executável.
```
./AdcTutorial
```
Observe a saída conforme você gira o controle circular do potenciômetro. Isso se deve ao potenciômetro variar a tensão fornecida a CH0 no ADC. O ADC compara a tensão de entrada em CH0 com a tensão de referência fornecida a V_REF para gerar um valor.
Encerre o programa pressionando Ctrl+C.

Parabéns! Você usou SPI para ler valores de um conversor analógico-digital.

Obter o código-fonte

A fonte deste tutorial está disponível no GitHub.

Próximas etapas

Saiba como usar a entrada/saída de uso geral para piscar um LED

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