はじめに

M5StickCに搭載されているESP32のADCは完全に線形ではなく、SoCごとに特性が異なるようです。そのため、ADCの性能を確認する必要があります。今回は手持ちの半固定抵抗（10kΩ）を使用して、印可される電圧を監視し、その値をプロットして性能を確認します。

M5StickCに半固定抵抗を接続する
アナログ値を取得するコードを書く
データの記録
近似式から関数を作っておく

M5StickCに半固定抵抗を接続する

M5StickCから出力されている3V3をG33ピンで読み込むように配線します。

アナログ値を取得するコードを書く

適当にアナログ値を取得するコードを書き、M5StickCに書き込みます。

#include <M5StickC.h>

const int INPUT_PIN = 33;
const int SAMPLE_COUNT = 1000;

void setup() {

  M5.begin();
  M5.Lcd.begin();
  M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
  M5.Lcd.setRotation(1);
  M5.Lcd.setTextDatum(4);
  pinMode(INPUT_PIN, ANALOG);
}

void loop() {
  int data = 0;
  for (int i = 0; i < SAMPLE_COUNT; i++){
    data = data + int(analogRead(INPUT_PIN));
  }
  data = data /SAMPLE_COUNT;

  if(millis() > (5000)){
    M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
    M5.Lcd.drawString(String(data),80,40,4);
  }
  delay(50);
}

C++

データの記録

M5StickCのモニターに表示させた値を表計算ソフトに記録していきます。

散布図にすると、ADCの値にばらつきがある事がわかったので、回帰分析を行い近似式から電圧を求められるようにしておきます。

ADC (0～4,095)	電圧V( 0～3.3)
0	0.117
19	0.139
165	0.26
235	0.316
425	0.472
565	0.584
778	0.757
946	0.893
1151	1.054
1273	1.152
1353	1.214
1606	1.417
1723	1.511
1853	1.617
1978	1.719
2155	1.86
2253	1.94
2527	2.165
2681	2.285
2945	2.489
3210	2.671
3511	2.843
3826	2.993
3955	3.05
4095	3.207

x軸：ADC　y軸：電圧

近似式から関数を作っておく

記録したデータから近似式を求めておきます。なお、”e-001″や”e-004″は指数表記です。

$$y = 1.2084919200554808e-001 \\ + 7.9843295692827053e-004 * ADC \\+ 2.5633217181176420e-007 * ADC^2 \\ -6.8943814226029298e-010 * ADC^3 \\+ 7.9306335402267309e-013 * ADC^4 \\ -4.8165629389753582e-016 * ADC^5 \\ + 1.6114120108468767e-019 * ADC^6 \\ -2.7991037343006793e-023 * ADC^7 \\ + 1.9618321439790049e-027 * ADC^8$$

得られた近似式を元に関数を作成しておきます。

// ADCから電圧を求める
double adcTovoltage( double adc ) {
  double coef_list[] = {
     1.2084919200554808e-001,
		 7.9843295692827053e-004,
		 2.5633217181176420e-007,
		-6.8943814226029298e-010,
		 7.9306335402267309e-013,
		-4.8165629389753582e-016,
		 1.6114120108468767e-019,
		-2.7991037343006793e-023,
	 	 1.9618321439790049e-027
};
  double multiplier = 1;
  double result = 0;
  for (double coef : coef_list) {
    result += coef * multiplier;
    multiplier *= adc;
  }
  return result;
}

C++

まとめ

今回は、M5StickCのADCを校正しました。ESP32のADCは出力にばらつきがあるようで、気休めでも校正を行った方がいいかもしれません。