ADC的数据读取问题

一、从补码说起

计算机是如何表示负数的呢？这要从补码说起。

在数学中，任意基数的负数都在最前面加上"−"符号（负号）来表示。

然而，在计算机硬件中，数字都以无符号的二进制形式表示，因此我们需要一种编码负号，表示负数的方法。

补码是一种用二进制表示有符号数的方法。

对于正数而言，正数的补码就是该数字本身。

对于0而言，0的补码同样也是该数字本身。

对于负数而言，负数的补码则是将其对应正数按位取反再加1。

举个例子，十进制数6，其二进制为0000 0110，则其补码为(1111 1001)+1，即1111 1010，这个1111 1010就是-6的补码。

如果我现在有一个十进制数-7，要想写出-7 的补码，我们先写出7的二进制，7的二进制为0000 0111，则其补码为(1111 1000)+1，即1111 1001，这个1111 1001就是用补码的形式表示-7了

同样地，如果我现在有一个数，是以补码的形式表示的，即1111 1001，我们首先看到这个数的首位是1，也就表示这个数是负数，这里先做一个判别。然后我们再将其取反加1，即(0000 0110)+1，也就是0000 0111，对应的十进制就是7，又因为前面我们知道这个数是负数了，所以这个数就是-7。这样就可以在知道一个数的补码的情况下，知道其实际对应的十进制了。

注意，十进制数6的二进制为0110，十进制数-6的二进制可不是单纯地将第一位符号位0改为1就可以了（单纯这样改的结果是1110），而应该按照上面红色部分的方法去做。

对于补码的计算，可以在这个网站里做验证：

原码,反码,补码相互转换在线计算器

二、ADC的读取

1. 16位的ADC

对于外接ADC芯片，我们在使用微处理器进行读取时，通常是用SPI或I2C协议。以ADS1115这块芯片为例，使用I2C接口读取其采样值。

可以看到，在读取时，一次的读取我们是读了8个 bit，也就是这里的一个unit8_t变量，这个是一个最基础的读取操作

在实际读取一个16位的寄存器时，我们的操作是这样的，也就是连续读取2次，一次读8位，分别放在高8位和低8位。这里的ConversionResult是s16类型，也就是有符号16位数。

接下来进行一轮变量的赋值，赋予通道属性，即，将读取到的s16赋值给Get_ADS1115_Reture函数的返回值，其类型仍然为s16

 最后，将这个s16强制转换为float类型。 

注意：以上强制转换是用Signed Char 16转float，而float是32位的，强制转换时，若Signed Char最高位是0，则按正常转。若Signed Char最高位是1，则高16位全部补1。

C 强制类型转换 char转int的小陷阱_木凡辰的博客-CSDN博客_c语言强制类型转换char转int

备注：2的16位是65536，2的15次是32768。

 2. 24位的ADC

以ADS1256为例，使用SPI读取数据

类似地，这是接受8个bit 

实际读取时，应接收24bit。我们用一个uint32来存放这一数据，高8位是无意义的，存放为0

注意此处，我们对负数进行扩展，若读到的数据的最高位是1，表示此时ADC的读书是一个负数，因此，将其高8位全部填充为1，若读到的数据的最高位是0，表示此时ADC的读书是一个正数，不作任何处理。

单端模式下，轮番地读取8个通道，对于读到的每个通道的数据，先判断其是否为负数，若为负数，则按位取反后+1，否则不做任何处理 

封装一层，可以直接输入参数为通道数

在main函数中轮番采集各个通道

再将其强制转换为float

提供参考：

ADC偏移二进制码与实际电压的换算_CCCMiyagi的博客-CSDN博客_偏移二进制码