bandgap的理解（内部带隙电压基准）

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写的非常好，想把每句话都记住。

首先了解两个英文缩写。

Abbreviations缩略语	Full spelling 英文全名	Chinese explanation 中文解释
POR	Power on reset	上电复位
Vreg	Reference Voltage	基准电压/参考电压

一、研究背景

大家都知道，stc单片机的adc（模数转换器）的基准是基于基于供电电源电压的，这样就造成了一个问题，如果供电电压发生变化，adc读得的值也会发生变化，就出现了测不准的现象，所以大家普遍的用法就是在adc的一个通道外接一个电压基准，类似tl431，通过读电压基准和测量值，换算出真实测量电压，但这样就会带来个问题，要占用一路adc通道，占用一个io，付出tl431的成本，外接还要处理电路，麻烦。所以stc15系列的单片机给我们提供了内部的基准，名字叫BandGap(内部带隙电压基准)。

这两天要搞adc的应用，想到stc内部有基准，于是研读了数据手册，然而数据手册说的很不清楚，内容还分布在不同的地方，于是就搜索了下。但是在百度上的有用搜索结果很少，有一个本坛的帖子，点进去看了大部分人也是没搞懂
甚至大家都不太懂stc还有第九通道
还有人继续提tl431外部基准法
之前也看到有坛友在抱怨内部基准是垃圾，居然会随供电电压变化，完全没用什么的。
无法只好自己研究了，经过一下午的研究，终于搞了个明白，遂分享给大家，一起学习进步。
我们先说说BandGap(带隙电压)是啥。百度给出的解释是：
看上去比较复杂，我画了张简单的图表示，不是很准确，理解就好

二、经典的电路操作常识，我这种小白也听老大说了几遍，但是还是忘记了，今天自己看，估计会印象深刻。
如图，基准有两个材料串联而成，分别为温度正材料（温度升高阻值变大）和温度负材料（温度升高阻值变小）串联而成，这样，两个材料互相抵消，基准值就不会随温度发生变化。这样做的原因是在半导体制造中，几乎找不到不随温度变化的材料，所以选用了这种折中方案。
所以，和数据手册说的是一样的，基准不随芯片工作电压改变而变化。
所以，内部基准读取后需要进行数学转换，就能成我们想用的值。
但是，官方给的例程貌似是有点问题的，串口出来的，数值不对，呵呵
而且，由于每片芯片的制造差异性，每个基准的比例不是相同的，每片芯片有特异性。
我的几片同款芯片的这个测量值都是有差异的，相差也不小。

stc给出的方案是这样的，在5v标准电源下测量BandGap的adc读数，然后记录在eeprom内，以后的程序不就可以读取这个值并进行比例换算了吗？
但是，大家有没有觉得这样会异常的麻烦，5v基准供电电压不好找，如果大量生产的话，每片都要读取校准会费时费力。
所以，stc还是蛮善良的，其实他们早就给我们标定好了这个值，我们只需要想点小办法吧它读出来就好。
数据手手册里面是这样的

这里要吐个槽，stc的数据手册编写者你真蛋疼，居然把两个内容分开讲，讲adc的第九通道，在数据手册第10.8节，第906页；讲怎么读取得标定值，在数据手册第1.18节，第284页，这是个大坑啊，跨度一个世纪的内容，呵呵了。
扯远了，这个标定值会储存在两个地方，一个是RAM(内存)末尾，一个是ROM(程序区)末尾。但是官方比较推荐的读取地点好像是使用程序储存器末尾，好像是因为ram的数据容易被覆盖。
不过用rom区的话，要注意以下三个问题：
程序储存区末尾会被占用那么十几二十个字节，不过一般小程序也不影响啥，写满程序区的就要注意下了。
同时，在使用rom区数据时，在下载时要勾选选项“在ID号前添加重要测试参数”（在下载选项末尾的一个选项，默认是不选的，要记得勾上）
第三，不同储存空间的单片机在程序中要定义不同的地址，我的是stc15w404as，选的是内部储存为4k（#define ID_ADDR_ROM 0x0ff7 //4K程序空间的MCU），这个的话应该大家读懂吧。

另外提一句，使用基准，不管内部外部，都能计算出供电电压，如果电压下降啥的，能在程序里做出反应，比如说记录数据如eeprom什么的，实现掉电保护，这个大家脑洞了

提醒大家的事，使用外部晶振的时候，读不到bandgap的adc值，这个非常重要，望周知

感谢@mosliu 朋友的测试和补充，详情看这贴：STC15系列读取BandGap的一点小小补充另外吐槽下STC的客服|http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1653284

好的，讲了这么多理论的废话，还不如直接上代码实践
顺便说下，使用了部分stc的例程，按人家要求说明： /* 如果要在文章中应用此代码,请在文章中注明使用了宏晶科技的资料及程序 */

#include <STC15F2K60S2.H> //MCU:stc15w404as
#include<stdio.h>
#include "intrins.h"
#define  uchar unsigned char  
#define uint  unsigned int
#define FOSC    11059200L
#define BAUD    9600
//工作频率11.0592MHz     串口波特率9600
//-----------------------------------------
//ADC相关设定参数
#define ADC_POWER   0x80            //ADC电源控制位
#define ADC_FLAG    0x10            //ADC完成标志
#define ADC_START   0x08            //ADC起始控制位
#define ADC_SPEEDLL 0x00            //540个时钟
#define ADC_SPEEDL  0x20            //360个时钟
#define ADC_SPEEDH  0x40            //180个时钟
#define ADC_SPEEDHH 0x60            //90个时钟
//-----------------------------------------
//BandGap相关参数
#define ID_ADDR_RAM 0xef        //对于只有256字节RAM的MCU(大部分系列)存放地址为0EFH
//#define ID_ADDR_RAM 0x6f        //对于只有128字节RAM的MCU(stc15f/w100系列)存放地址为06fH
//注意:需要在下载代码时选择"在ID号前添加重要测试参数"选项,才可在程序中获取此参数
//容量不同的单片机请更改不同数值
//#define ID_ADDR_ROM 0x03f7      //1K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x07f7      //2K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x0bf7      //3K程序空间的MCU
#define ID_ADDR_ROM 0x0ff7      //4K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x13f7      //5K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x1ff7      //8K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x27f7      //10K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x2ff7      //12K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x3ff7      //16K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x4ff7      //20K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x5ff7      //24K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x6ff7      //28K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x7ff7      //32K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x9ff7      //40K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xbff7      //48K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xcff7      //52K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xdff7      //56K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xeff7      //60K程序空间的MCU
//-----------------------------------------
//声明
void InitUart();
void InitADC();
void SendData(uchar dat);
uint GetADCResult(uchar ch);
void Delay(uint n);
void ShowResult(uchar ch);
void main()
{InitUart();                     //初始化串口InitADC();                      //初始化ADCP1M1=0X01;                        //高阻输入while (1){//ShowResult(0);              //显示通道0//ShowResult(1);              //显示通道1ShowResult(2);              //显示通道2//ShowResult(3);              //显示通道3//ShowResult(4);              //显示通道4//ShowResult(5);              //显示通道5//ShowResult(6);              //显示通道6//ShowResult(7);              //显示通道7Delay(100);}
}
/*----------------------------
发送ADC结果
----------------------------*/
void ShowResult(uchar ch)
{uint adc_res10,//测量设定通道adc值bandgap,       //bandgap预储存校准值，单位毫伏adc_9gallery_res; //测量第九通道（bandgap）值float power_voltage,        //系统供电电压，单位毫伏ADC_voltage;     //设定通道电压值，单位毫伏uchar  code *cptr; //定义ROM(代码)区指针//uchar  idata *iptr;//定义RAM(内存)区指针cptr = ID_ADDR_ROM;         //从程序区读取BandGap电压值(单位:毫伏mV)bandgap=*cptr++;bandgap<<=8;bandgap+=*cptr;/*iptr = ID_ADDR_RAM;         //从内存区读取BandGap电压值(单位:毫伏mV)bandgap=*iptr++;              //两种方法结果一样，上面的方法需要在下载式勾选"在ID号前添加重要测试参数"选项,才可在程序中获取此参数bandgap<<=8;                  //下面的方法不需要bandgap+=*iptr;    *///测量设定通道adc值ADC_RES = 0;                    //清除结果寄存器P1ASF = 0xff;                   //设置P1口为AD口GetADCResult(ch);GetADCResult(ch);                 //读三次获得稳定adc_res10= GetADCResult(ch);//测量第九通道（bandgap）值ADC_RES = 0;                    //清除结果寄存器P1ASF = 0x00;                   //设置读第九通道GetADCResult(0);                 //测bandgap时，调用此函数时通道数只能填0GetADCResult(0);                 //读三次获得稳定adc_9gallery_res=GetADCResult(0);//计算系统供电电压power_voltage=(float)bandgap*1024/adc_9gallery_res;//计算ADC通道测得电压值ADC_voltage=(float)bandgap*adc_res10/adc_9gallery_res;printf("P1.%d ADC result:%d\n",(uint)ch,adc_res10);printf("BandGap standard:%d mV\n",bandgap);printf("BandGap value:%d \n",adc_9gallery_res);printf("system power voltage:%.0f mV\n",power_voltage);printf("ADC voltage:%.0f mV\n",ADC_voltage);
}
/*----------------------------
读取ADC结果
----------------------------*/
uint GetADCResult(uchar ch)
{uint ADC_10BIT_RES;ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;_nop_();                        //等待4个NOP_nop_();_nop_();_nop_();while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//等待ADC转换完成ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;         //关闭 ADCADC_10BIT_RES=ADC_RES;      //得到高8位ADC_10BIT_RES<<=2;ADC_10BIT_RES+=ADC_RESL;     //得到低2位return ADC_10BIT_RES;                 //返回ADC结果}
/*----------------------------
初始化串口
----------------------------*/
void InitUart()
{SCON = 0x5a;                //设置串口为8位可变波特率T2L = 0xE0;        //设定定时初值T2H = 0xFE;        //设定定时初值AUXR = 0x14;                //T2为1T模式, 并启动定时器2AUXR |= 0x01;               //选择定时器2为串口1的波特率发生器
}
/*----------------------------
初始化ADC
----------------------------*/
void InitADC()
{P1ASF = 0xff;                   //设置P1口为AD口ADC_RES = 0;                    //清除结果寄存器ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL;Delay(2);                       //ADC上电并延时
}
/*----------------------------
软件延时
----------------------------*/
void Delay(uint n)
{uint x;while (n--){x = 5000;while (x--);}
}