mobile_comm/luatos/air780epm/module/Air780EPM/demo/sensor/ads1115

ADS1115 16位ADC传感器演示

一、功能模块介绍

1.1 核心主程序模块

1. main.lua - 主程序入口，负责项目初始化、版本定义和任务调度
2. ads1115_demo.lua - ADS1115 功能演示模块，包含数据读取、多通道扫描、比较器中断、PGA 增益切换等所有功能的演示用例

1.2 扩展库模块

1. exs_ads1115 - ADS1115 扩展库，提供初始化、电压读取、通道切换、PGA 增益配置、数据速率配置、比较器中断、校准等 API

1.3 I2C 模式说明

推荐使用硬件 I2C 模式：Air780EPM 使用 I2C1（PIN66=SDA, PIN67=SCL），占用 CPU 少、通信稳定。本 demo 默认使用硬件 I2C 模式演示，也支持软件 I2C 模式（任意 GPIO 接线，通过 ads1115_demo.lua 中 MODE 变量切换）。

二、演示流程介绍

本 demo 按顺序演示 exs_ads1115 扩展库的 4 项功能：HELLO → [1/4] → [2/4] → [3/4] → [4/4] → End

2.1 功能演示项说明

1. [1/4] 初始化与数据读取 - 初始化 ADS1115 传感器并读取 AIN0 电压数据（单位 V）
2. [2/4] 多通道扫描 - 依次切换 AIN0~AIN3 四路单端通道读取电压
3. [3/4] 比较器中断报警 - 窗口比较器（阈值 2.0V~3.0V），电压越界时 ALERT/RDY 引脚下降沿中断触发
4. [4/4] PGA 增益切换 - 在 PGA=1（±4.096V）和 PGA=2（±2.048V）之间切换，观察分辨率与满量程变化

三、演示硬件环境

3.1 硬件清单

• Air780EPM 核心板 × 1
• ADS1115 16 位 I2C ADC 传感器模块 × 1
• 母对母杜邦线 × 7根
• TYPE-C 数据线 × 1
• 直流稳压源 × 1

3.2 接线配置

3.2.1 ADS1115 模块接线

Air780EPM 核心板	ADS1115 模块
3.3V（VDD_EXT）	VCC
GND	GND
PIN67（I2C1_SCL）	SCL
PIN66（I2C1_SDA）	SDA
GND	ADDR（设备地址 0x48）
GPIO22	ALERT/RDY（比较器中断，[3/4] 使用）
被测电压（0~3.3V）	AIN0

说明：接线时注意杜邦线不宜过长，以免通信不稳定。被测电压超过 3.3V 时必须电阻分压后接入 AIN 引脚（芯片模拟输入上限为 VDD+0.3V）。

3.2.2 外部电源接线（AIN0 测试电压源）

使用可调直流电源给 AIN0 提供测试电压时，外部电源的负极（-）必须接到核心板 GND（共地），否则 AIN0 与 ADS1115 之间没有参考电位，读数会乱飘、无意义。

完整接线图（含外部电源）：

外部电源(+) ────────────────→ ADS1115 模块: AIN0
外部电源(-) ────────────────→ Air780EPM 核心板: GND ← 共地！

核心板 3.3V (VDD_EXT) ──────→ ADS1115 模块: VCC
核心板 GND ─────────────────→ ADS1115 模块: GND
核心板 PIN67 (I2C1_SCL) ────→ ADS1115 模块: SCL
核心板 PIN66 (I2C1_SDA) ────→ ADS1115 模块: SDA
核心板 GND ─────────────────→ ADS1115 模块: ADDR（地址 0x48）
核心板 GPIO22 ──────────────→ ADS1115 模块: ALERT/RDY（比较器中断）

接线对象	接到哪里	说明
外部电源正极（+）	ADS1115 模块 AIN0	测试电压 0~3.3V（超出需分压）
外部电源负极（-）	核心板 GND	必须共地，与模块 GND 同一点

共地关系：外部电源负极 → 核心板 GND → 模块 GND，三者是同一电位。若使用电池做测试源，电池负极同样要接到核心板 GND。

四、演示软件环境

4.1 开发工具

• Luatools下载调试工具 - 固件烧录和代码调试

4.2 内核固件

• 点击下载Air780EPM系列最新版本内核固件，demo所使用的是 LuatOS@Air780EPM base 26.04 bsp V2050

4.3 脚本文件

1. main.lua - 程序入口
2. ads1115_demo.lua - ADS1115 功能演示模块
3. exs_ads1115 - ADS1115 扩展库

五、演示核心步骤

5.1 硬件准备

1. 按照接线表将 ADS1115 模块连接到核心板
2. 确保电源连接正确，通过 TYPE-C USB 口供电
3. 检查所有接线无误，避免短路

5.2 软件配置

在 main.lua 中加载对应的演示模块：

-- 加载 ads1115_demo.lua 演示模块
require "ads1115_demo"

5.3 软件烧录

1. 使用 Luatools 选择最新内核固件
2. 下载本项目所有脚本文件
3. 将固件和脚本一起烧录到设备
4. 烧录成功后设备自动重启后开始运行

5.4 功能测试

5.4.1 初始化与数据读取演示

1. 设备启动后打印 "HELLO"，随后自动进入 [1/4] 初始化与数据读取
2. 观察日志输出，确认初始化成功
3. 观察 AIN0 电压数据（单位 V）的连续读取

5.4.2 多通道扫描演示

1. 自动进入 [2/4] 多通道扫描
2. 依次观察 AIN0~AIN3 四路通道的电压数据
3. 未接信号的通道读数接近 0V（悬空漂移属正常现象）

5.4.3 比较器中断报警演示

1. 自动进入 [3/4] 比较器中断报警
2. 先将输入电压调到 2.5V（阈值窗口内），观察日志提示
3. 保持电源开启，调节电压越过 3.0V 或低于 2.0V，观察 ALERT 中断触发

5.4.4 PGA 增益切换演示

1. 自动进入 [4/4] PGA 增益切换
2. 观察 PGA=1（满量程 ±4.096V）下的电压读数
3. 观察 PGA=2（满量程 ±2.048V）下的电压读数（若输入电压超过 ±2.048V，读数会钳位到满量程）

5.5 预期效果

• 初始化与数据读取：ADS1115 初始化成功，AIN0 电压数据正常输出
• 多通道扫描：4 路通道均能正常读取电压
• 比较器中断报警：电压越过阈值（>3.0V 或 <2.0V）时 ALERT 中断触发
• PGA 增益切换：PGA 切换后分辨率与满量程随之变化
• 日志如下：

[2026-08-24 15:39:43.507][000000000.216] I/user.main ADS1115_Demo 001.000.000
[2026-08-24 15:39:48.659][000000006.640] I/user.ads1115_demo ===== [1/4] 初始化与数据读取 =====
[2026-08-24 15:39:48.689][000000006.661] I/user.ads1115_demo ADS1115 初始化成功，版本: 202608241540
[2026-08-24 15:39:48.705][000000006.679] I/user.ads1115_demo AIN0 = 2.7818 V (raw=22254)
[2026-08-24 15:39:50.255][000000008.230] I/user.ads1115_demo 第1次读取: AIN0 = 2.7828 V (raw=22262)
[2026-08-24 15:39:50.749][000000008.731] I/user.ads1115_demo 第2次读取: AIN0 = 2.7819 V (raw=22255)
[2026-08-24 15:39:51.274][000000009.248] I/user.ads1115_demo 第3次读取: AIN0 = 2.7818 V (raw=22254)
[2026-08-24 15:39:51.290][000000009.264] I/user.ads1115_demo ---- [1/4] 完成 ----
[2026-08-24 15:39:51.433][000000009.416] I/user.ads1115_demo ===== [2/4] 多通道扫描 =====
[2026-08-24 15:39:51.546][000000009.516] I/user.ads1115_demo AIN0 = 2.7828 V (raw=22262)
[2026-08-24 15:39:51.561][000000009.533] I/user.ads1115_demo AIN1 = 0.5946 V (raw=4757)
[2026-08-24 15:39:51.563][000000009.534] I/user.ads1115_demo AIN2 = 0.6086 V (raw=4869)
[2026-08-24 15:39:51.565][000000009.534] I/user.ads1115_demo AIN3 = 0.6180 V (raw=4944)
[2026-08-24 15:39:51.567][000000009.534] I/user.ads1115_demo ---- [2/4] 完成 ----
[2026-08-24 15:39:51.274][000000009.248] I/user.ads1115_demo ===== [3/4] 比较器中断报警 =====
[2026-08-24 15:39:51.290][000000009.264] I/user.ads1115_demo 电压 2.782 V，ALERT=1
[2026-08-24 15:39:51.433][000000009.416] I/user.ads1115_demo 收到 ALERT 中断：电压超阈值报警！
[2026-08-24 15:39:51.546][000000009.516] I/user.ads1115_demo 当前电压 = 3.077 V (raw=24618)
[2026-08-24 15:39:51.561][000000009.533] I/user.ads1115_demo ---- [3/4] 完成 ----
[2026-08-24 15:39:51.563][000000009.534] I/user.ads1115_demo ===== [4/4] PGA 增益切换 =====
[2026-08-24 15:39:51.565][000000009.534] I/user.ads1115_demo 切换 PGA 为 1（满量程 ±4.096V，分辨率 125μV）
[2026-08-24 15:39:51.567][000000009.534] I/user.ads1115_demo PGA=1 下: AIN0 = 2.7818 V (raw=22254)
[2026-08-24 15:39:51.574][000000009.534] I/user.ads1115_demo 切换 PGA 为 2（满量程 ±2.048V，分辨率 62.5μV，输入超过 ±2.048V 会钳位）
[2026-08-24 15:39:51.575][000000009.534] I/user.ads1115_demo PGA=2 下: AIN0 = 2.0479 V (raw=32767)
[2026-08-24 15:39:51.577][000000009.534] I/user.ads1115_demo 恢复 PGA 为 1（满量程 ±4.096V）
[2026-08-24 15:39:51.579][000000009.534] I/user.ads1115_demo ---- [4/4] 完成 ----
[2026-08-24 15:39:51.581][000000009.534] I/user.ads1115_demo ===== [演示完毕] =====
[2026-08-24 15:39:51.583][000000009.534] I/user.exs_ads1115 已关闭
[2026-08-24 15:39:51.585][000000009.534] I/user.ads1115_demo End

5.6 故障排除

1. 传感器初始化失败：

   • 检查 ADS1115 接线是否正确（SCL、SDA、VCC、GND）
   • 确认 ADDR 引脚接 GND（地址 0x48），不能悬空
   • 确认 SCL/SDA 上拉电阻已接（4.7kΩ 到 3.3V）
   • 检查电源电压是否稳定（3.3V）

2. 读取数据始终为零：

   • 检查输入信号是否接入（AIN 悬空时读数漂移，属正常现象）
   • 检查传感器供电是否正常
   • 确认接线无松动

3. 比较器中断不触发：

   • 确认 ALERT/RDY 引脚已接 GPIO22，并核对 ALERT_GPIO 常量
   • 确认电压真正越过阈值（先用万用表确认 AIN0 实际电压）
   • 若进入 [3/4] 时电压已在阈值外，先调回 2.5V 左右再越过阈值（下降沿触发）

5.7 扩展功能建议

exs_ads1115 更多接口的使用可以查看 exs_ads1115 扩展库说明