微控制器 xiao 干扰波动大，以及传感器异常输出，怎么解决？

[ALLROBOT]

之前没接触过硬件，我是这方面的菜鸟😥

问题描述：

1. 未接传感器信号输出时，微控制器 XIAO 输出数值 10~500 范围，如何排除干扰达到期望输出 0~30？

2. XIAO 微控制器接传感器信号输出引脚时，干扰放大到几万数值异常输出，怎么解决？

详细描述：

未接传感器的输出：

微控制器接 ESP32 的 3.3V 供电引脚的，输出 20~400 ，我把 ESP32 的笔记本供电换为充电宝供电，问题照旧

排查

用数字万用表测量了下，ESP32 开发板的供电引脚大概 1.6~3.7V ，偶尔飙到 5V （可能是我正极负极探头没测准）

微控制器 XIAO 接 TTL 转 USB 的供电引脚，仍然是异常输出

传感器的异常输出

传感器电源接电池(3.3V ，1A 电流)，传感器输出引脚接微控制器的各个模拟输入引脚，结果一下输出好几万的数值

排查

Seeeduino xiao 说明书提到模拟引脚可以接受 0~3.3V 的输入，没有说明电流上限多少，我尝试传感器的电源接开发板的供电引脚

结果老样子，看来和电流大小没关系...后面把传感器的信号输出线拔掉了，此时微控制器未接任何传感器的信号线....如上图所示

其它

问了店家，客服说这个不正常的，传感器应该输出 0~500 的值，如果传感器监测到电流则输出 300~400 ，未监测一般输出 0~30 范围

正常输出：

设备资料

XIAO 的 EMG 采样代码：https://gist.github.com/allrobot/c70abc599ca8eb7fbc246ed67515449a

传感器参数：https://www.yuque.com/cs/products/rwe87o

微控制器 XIAO 一般说明：https://wiki.seeedstudio.com/Seeeduino-XIAO/

微控制器 XIAO 说明手册：https://files.seeedstudio.com/wiki/Seeeduino-XIAO/res/ATSAMD21G18A-MU-Datasheet.pdf

ESP32 DEVKIT V1:https://circuits4you.com/2018/12/31/esp32-devkit-esp32-wroom-gpio-pinout/

请问怎么解决 XIAO 的异常干扰，以及传感器糟糕透顶的异常输出？

ADC 模拟引脚读取 GND ，输出大概 0~20 的

如果拔出 ADC pin 和 GND pin 的杜邦线，再插回去，就变成以下的情况


图片挂了，补一下

更新电路图

不好意思，我没说清楚几万的数值是原始值经过一系列的函数转换来的

也就是说传感器一直是 4000 高电平输出的，不知道为啥

传感器用 MCU 自带的 3.3V 供电引脚，照样输出 4000 值，经函数转换后输出几万值的

[zchzch1014]

1 、若你接的是 TTL 转 USB 模块中 LDO 的输出电压（一般为模块的 3.3V 输出），则可排除电源纹波干扰，否则需考虑电源纹波；

2 、若无纹波影响，且串口发送一般没有问题，则需重点考虑主控 ADC 的问题。建议将 ADC 引脚接 GND 和 3.3V ，观测 ADC 的原始值是否与采集电压所对应，需观测 ADC 原始值，而非采样代码的输出值，可更好定位问题出在哪里。

[Osk]

欢迎来到模拟电路这个不讲科学只讲玄学的世界 /狗头 /


我无法提供太多帮助, 但可以帮后面回帖朋友的节约点时间:
- op 的传感器模块输出 0-3.0 V 模拟量, 采集肌电信号放大后输出.
- op 的传感器模块供电 3.3-5 V/> 20 mA.

没看明白 op 到底用 seeeduino xiao 还是 esp32 在做 ADC 采集, 不过看起来使用的是 xiao, esp32 模块用来供电??
- xiao 的 ADC 规格: 12bit, 0-4095 输出值代表 0-3.3v(不清楚 op 几万的值是什么情况, 转换成了 mV 电压值?)
- 没看仔细代码, 个人很疑惑几万的数值是怎么处理出来的.
- xiao io 电平 3.3v.
- xiao 供电电路自带 5v-3.3v LDO.
- xiao 似乎需要一个 usb-ttl 模块来向计算机输出串口数据.



个人能给的建议:
最小化测试: 只使用 xiao + usb-ttl 调试最小单元, 供电先用 xiao 自己的 ldo, 也就是说 xiao 插 usb 上供电, 和 usb-ttl 间只连接 tx, rx, gnd.
测试 xiao 的 adc:
先将 adc 输入引脚接地, 直接串口打印 analogRead() 返回的原始值, 应该是 0 或者接近于 0. 如果不是, 有问题.
使用一个电位器: 两端接 gnd 和 3.3v, 活动端接 xiao adc 输入, 串口输出 analogRead 的值, 同时滑动电位器观察输出值范围和变化趋势是否正常.
然后, 接上传感器输出, 观察 analogRead 的值, 先暂时不用去搞一堆转换输出的函数, 避免干扰调试.



另外:
adc 输入脚悬空不接传感器, adc 读出值肯定是不停变化的, 因为收到了外部的干扰.

另外二:
In addition to the DAC, the SAMD21's ADC channels also stand apart from the ATmega328: they're equipped with up to 12-bit resolution. That means the analog input values can range from 0-4095, representing a voltage between 0 and 3.3V. To use the ADC's in 12-bit mode, make sure you call analogReadResolution(12) in your setup.

[lalalaqwer]

你没外部输入的时候 adc 浮空，此时其值是不确定的，所以会在采集范围内波动，可以不用管。后面的采集信号的时候数据几万大概率是你代码有问题，你直接参照人模块的代码先调通 1 个再去弄 6 个的吧

[ALLROBOT]

@zchzch1014 #1 十几天前我可以确保接 TTL 转 USB 的供电引脚，输出是 0~30 的，现在再接，就输出 0~400 了

[zchzch1014]

@ALLROBOT #4 所以按我说的第 2 点操作一下，可以验证 ADC 模块是否工作正常呀。一般有问题都是逐步调试定位问题的，直接看最后输出确定不了问题。

[BingoXuan]

如果 mcu 是 usb 供电的，是不是先考虑一下你 usb 供电是不是稳定的。

[ALLROBOT]

@zchzch1014 @Osk #2 感谢回复
1. 做 ADC 采样是 XIAO 负责的，ESP32 只负责无线发送
2. 模拟引脚接 GND ，输出 0~20 之间的 XIAO 没问题

应该是我的代码问题，正在排查中

[DataSheep]

你的问题如二楼所说根本没有描述得很清楚，那张图看不出来你的电路连接情况。
是电源的问题就使用独立电源供电，并确保共地。也看不出来一个 xiao 一个 esp32 分别是干嘛的，采集一个 ad 挺简单的为啥看起来那么复杂。

另外面包板、杜邦线、usb2ttl 什么的你基本把 buff 叠满了，这种情况下不出问题才是小概率。

[pengtdyd]

满头问号，软件和硬件代沟这么大吗，我完全懵逼

[ALLROBOT]

@DataSheep #8 抱歉，我第一次搞硬件的，不知道应该避免哪些情况。。。我是直接拿《 arduino 程序设计基础》入门的

[ALLROBOT]

@BingoXuan #6 USB 如何稳定输出直流电源？

不知道用什么电容来稳压的，兄弟萌推荐什么稳压模块可以解决？

[liuxu]

你确定你的波特率是 500000 ？啥设备这么屌

[ghostxdy]

遇事不决，加个电容，再不行多加一个下拉电阻

[ALLROBOT]

@liuxu #12 Seeeduino XIAO 和 ESP32 的硬串口波特率为 500000 。。。传输没啥丢包
@ghostxdy #13 我忘了我还有一个下拉电阻，我看看行不

[liuxu]

@ALLROBOT ttl 最大波特率 115200 。。。波特率不对会导致数据错乱

https://cnmat.berkeley.edu/content/ttl-serial

[DataSheep]

@liuxu ttl 是电平标准，跟速度没关系。。esp32 正常主频下最高支持 5mBaud ，500000 洒洒水。115200 只是比较常用，对于串口来说已经够高够用了而已。

[DataSheep]

@ALLROBOT 你先搞定电源，一定得共地，确保接线牢靠，然后用最小功能单元测试，我还是不明白为什么要用两块控制器。
杜邦线只能说是尽量不用，用的话就买贵一点的，这线质量参差不齐。

[ALLROBOT]

@liuxu #15 那可奇怪了，我调到 500000 没有出现数据错乱或神奇的乱码😂

[ALLROBOT]

@DataSheep #17 用啥线比较好，杜邦线很多 Arduino 书籍都用它描述电路草图，我不大清楚有啥高质量的线

[ALLROBOT]

@DataSheep #17 这里暂时没电容，我想办法搞好电源吧。。。

那个两个控制器，我只是需要 Seeeduino XIAO 的 16 位分辨率，通过 ESP32 把该数值发送到上位机而已....

[jiji9081]

1. 既然做硬件了，就必须考虑各种意外损坏的情况，有条件的话强烈建议你用一套新的硬件测试一下。很可能在你调试的过程中，不小心因为静电或者接入高压干坏了 ADC 引脚。
2. 一定要确保各个模块之间可靠的共地。
3. 不是很清楚 XIAO 的驱动里，ADC 是怎么配置的，参考 XIAO 的 datasheet 878 页，Table 33-5. Reference Selection 。XIAO 的 brief 里说可以测 0-3.3V ，猜想是用 LDO 的 3.3V 作为基准（ REFSEL=0x2 ），VDDANA 引脚直接接到 VCC ，GAIN 设置到 1/2 。这样的话对 VCC 的稳定度要求就很高了，看一下纹波的情况。有示波器拿示波器，没有示波器拿万用表调到交流电压档，电压应该是接近 0 。

[Kinnice]

换一个传感器

[DataSheep]

@ALLROBOT 抱歉没仔细看，现在懂了。所以你所说的数值是在 65536 分辨率下的？那么第一个问题完全正常，悬空是不确定的，可以通过配置下拉电阻解决悬空的问题。
第二个问题，可以先接单通道测试，把 ADC 引脚分别接高(3.3)和地检查数值是不是 65535 和 0 附近，去排除控制器 ADC 的问题。电源都已经使用充电宝了，另外 LDO 正常纹波很小，不会有影响，所以我认为电源的可能比较小，从更新的图上看也共地了，基本能排除电源的问题。那基本就是线路或者传感器的问题了。
另外还有就是可以用 ESP32 做 AD 读取试试，可以排除是不是传感器的问题。

[Tink]

@ALLROBOT 波特率是 115200 吧

[ALLROBOT]

@jiji9081 #21 @DataSheep #23
12Bit

16Bit


几小时前测试的，传感器应该有问题，传感器电源用 XIAO 的 3.3V 供电引脚，悬空状态一接传感器就一直高电平输出了。。。

[ALLROBOT]

@Tink #24 都是 500000 呀，MCU 每秒发送 1000 个 36 位字符，8N1 标准

[yolee599]

看你的描述传感器应该是通过 ADC 和 MCU 连接。先验证 MCU 的 ADC 是否正常，分别让 ADC 输入引脚对地和对对 VCC 短路，正常应该输出 0 和 1024 （不同 ADC 分辨率可能不同）。再用万用表测传感器的输出电压看是否正常。如果你传感器输出最高可达 5V ，但是你 MCU 工作电压是 3.3V ，那肯定不行

[ALLROBOT]

@ALLROBOT #25 第一张图发错了，引脚没接稳 3.3V 引脚输出 1500 ，接稳了输出 4000 多的

[yolee599]

另外 ADC 悬空测试的电压不准确的，都是噪声

[ALLROBOT]

@yolee599 #27 传感器输出量程是 0~3.0V 的😂，只是输入工作电压 3V~5V 的

[ALLROBOT]

@yolee599 #29 悬空状态，接收的值大概几百，没什么意义，姑且视为 0 吧

XIAO 的一个模拟引脚接传感器，数值就彪到万级别了，发张图体会一下

[liuxu]

@DataSheep ttl serial ，ttl 串口通信，玩板子常用的 cp2102 usb 转 ttl ，这种转换模块有速率上限，最高 115200

[liuxu]

@ALLROBOT 我建议还是直接用你那个 usb to ttl 的测试，用官方的 demo 测试，波特率 115200 ，转换器的 vcc,gnd,rx,tx 都链接好，测测电压没问题，然后再测试看看，都插好了重新上电测试，好几万的的数值应该不可能，或者是传感器接反了导致 u16 溢出？

[ALLROBOT]

@liuxu #32 USB 转 TTL 我只是用来接收的，不用 USB 转 TTL 的，这玩意的用途是看看 ESP32 收到的一串字符串是否有异常，没别的用途了

发下 Fritzing 电路图


只有三种电子设备，传感器，ADC 高分辨率转换器，无线发送设备

淘宝的电容已下单，但愿电容给力点，能让 3.3V 电源稳定输出吧！

[ALLROBOT]

@liuxu #33 不好意思，我没说清楚几万的数值是原始值经过一系列的函数转换来的

也就是说传感器一直是 4000 高电平输出的

[DataSheep]

@liuxu cp2102 有速率限制不假，但你知道 115200 有多低么，最高 115200 这芯片能卖得出去？况且这种通信怎么着也得有个帧检验吧，通信有问题显示不出来的。

[DataSheep]

@ALLROBOT 显然问题在传感器那边

[liuxu]

@DataSheep 其实这个话题没啥意义，arduino 这种低端设备用 115200 是非常通用的波特率，你会发现大量 arduino/avr/stm32 等低端 mcu 和 pc 做 usb 转换通信都是这个波特率

实际使用中，如果 pc 接收软件和 mcu 中的波特率没对上，能收到数据，但是会是错误的，字符串的话基本是乱码或间歇乱码，你可以实际操作尝试下看看



@ALLROBOT 我建议把 esp32 去掉，直接用传感器+arduino+usb to ttl ，然后用官方的 demo 验证一下传感器是不是坏了，拆开电路分模块测试
如果没问题就把传感器去掉，直接用 arduino 输出常量数据给 esp32 测试，看看 esp32 硬件有没有问题

[ALLROBOT]

@DataSheep #37 是的😂传感器或传感器的电源都有问题，我正在努力

刚才抽空拿电位器(变阻器)给 xiao 测量下，发现电位器接电池模块高电平输出，滑动变阻还是一样输出，如 31 楼 GIF 所示，换了开发板自带的供电引脚能正常输出了

虽然开发板的供电引脚用传感器还是不行，一样输出 0~4000 的随机原始值


@liuxu #38 xiao 和 ESP32 没问题的，刚测过这两模块的情况了，模拟引脚输出 GND:0,VCC:4095 的

我尽量想办法解决传感器的高电平输出

[DataSheep]

@liuxu 我操作算比较熟练，只是指出你其中的一些错误，第一 ttl 是电平标准，第二 cp2012 这种芯片的速率限制没那么低。115200 是一个很低的波特率只是相比 9600 要高不少，通用只是因为这个波特率通常情况下已经够用了，另外也有你说的原因，波特率越低传输越稳定。
但是仍需要看场合，你如果用过 esp32 的开发工具就知道，esp32 标配的 bootloader 默认使用 500000 传输固件。

[liuxu]

@DataSheep

单独说 ttl 当然是电平标准，但是在这个帖子里，由 OP 发的设备检测图里，ttl 是代表 usb to ttl 这个设备，我不是在做填空题，我是在回帖

cp2102 的 datasheet 和淘宝卖相关设备时会标明最高波特率是 115200 ，开头“Baud rates: 300 bps to 1 Mbps” ，https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/CP2102-9.pdf

你一说我还专门多看了下它的 datasheet ，如果想调整到 115200 以上确实可以，要额外安装的软件做特殊配置，并不是直接可以直接用，玩个 ardiuno 没必要超频吧，https://cubeatsystems.com/ifx-49/resources/datasheets/AN721.pdf

esp32 不过 usb to ttl ，usb to ttl 是 arduino 和 pc 之间的设备（ OP 的测试中）


这个话题没啥意义，不会对解决 OP 问题有啥帮助，对于 TTL 概念和 cp2102 频率问题，我的回复就到这了

[DataSheep]

@liuxu 真有意思，你从何得知 2102 默认最高 115200 ，但凡你去你所谓的店里买一个回来试试也不会有这样的认知。
我自然知道 usb2ttl 是什么东西跟主控有没有关，我还知道图中的 xiao ，自己实现虚拟串口，esp32 是板载 2102 ，至于那个单独的模块，不管是 cp2102 、ch340 、ft232 还是别的，这三种中间的哪一种都不会最高只支持 115200 。
淘宝标最高 115200 只能说明老板不懂技术，这种常识问题还轮不到翻 datasheet 的程度。
有错误虚心学习就好了，没必要坚持自己错误的认知，我要是错了我也虚心学习，技术问题在能力范围内能弄明白就弄明白，什么回复到此为止，敢情我手机打那么多字白打？

[DataSheep]

@liuxu 你发的这些文档我也没必要去看，单从你回的 300 到 1mbps 就能看出来结果，难不成你连 1mbps 和 115200bps 也没分明白吗？那我真的是白打了，当我没说

[duke807]

@liuxu 了解一下，ti 和 analog 等大廠的 rs485 芯片 3.3v 版本最高可以支持 50Mbps ，5v 版本可以支持到 100Mbps
我實際用過 50Mbps 的串口，用來跑 cdbus 協議
日常 linux 嵌入式板子使用 3Mbps 串口打印 log ，可以增加系統啟動速度，在不關閉 log 打印的情況下，使用常用的 ft232 usb 轉串口

[duke807]

@duke807 “常用的 ft232 usb 轉串口” 指電腦端接收 log

[liuxu]

@duke807 更好的芯片自然能支持更高的速率，cp2102 十几块，你说的 ft232 还是什么我以前也有一块，稍微贵一点，速率也也是用过

[liuxu]

@DataSheep #43 噢不好意思是我搞错了，最高用过 921600

[liuxu]

@duke807 #44 多谢提醒，我以为的串口转 usb 一直以为只能低速，没想到能达到 100Mbps 了，以前学习时买的板子还是用的 9 针还是 15 针的下载器，说是速率因为线材长短还是什么原因最好用低速，不能设置太高

[liuxu]

@DataSheep #42
嗯。。首先注明你是对的

之所以我说话题到此为止，不是对你的话题有什么意见，是因为 V2EX 经常出现 op 有问题发帖，最后演变成几个层主打架，op 看热闹的情况，就像现在

所以对于出现和 op 话题无关的话题点，我一般都是想及时制止


最后首先感谢你对我错误的知识进行了纠正，其次感谢你对我的技术态度进行了纠正，以后我会注意

如果对于我的回复让你有不好的情绪，这里十分抱歉

[duke807]

串口转 usb 到不了 100Mbps
常用的 usb 轉串口 ft232 只能到 3Mbps
ft232h 帶 h 的能到 12Mbps ，不過它更多的是用來做 usb 轉 spi
我日常使用的 MCU 板子和 usb 轉 485 使用 cdbus 控制器，常用 10Mbps

[duke807]

@liuxu 9 針還是 15 針的說的應該是 rs232 ，rs232 速度快不了，來回轉換太多次，ttl 短距離使用可以快很多，想傳輸更遠，更抗干擾則用 rs485

[ALLROBOT]

真是日了狗，传感器厂商因为疫情管控，技术客服放假😅

算了，网上下个 EMG 训练集用吧

[liuxu]

@duke807 好多谢，是时候加钱上 rs485 了

[ALLROBOT]

屮！白天输出上万的异常值，今晚居然正常输出了

值正好 0~50😲

[ALLROBOT]

等等，我不小心把 GND 接到 ADC 引脚了，当我没说 54 楼的话吧😂

[Cu635]

@ALLROBOT
根据 XIAO 所用的 ATSAMD218A-MU 手册，它 ADC16 位的分辨率是通过降低采样率得到的。

“用啥线比较好，杜邦线很多 Arduino 书籍都用它描述电路草图，我不大清楚有啥高质量的线”
@DataSheep 的意思不是杜邦线这个东西如何，而是不同厂家、不同批次的线质量差别太大……
不过“选用质量高一点的”，这话说的容易，实际做起来也只能挑选一个口碑高一点的店铺这种了。


@liuxu
并不是，115200 只不过是典型值里面最大的那个。
至于 cp2102 ，那个是 cp2102 的问题。我这边的 cp2102 ，用软件设定成 1500000 baud ，windows 下连接板子正常使用，在 linux 下的话就是短路自身的 tx 和 rx 收发都正常，连接到同一块板子上就是乱码了。应该还是因为 cp2102 芯片比较低端的缘故。

[ALLROBOT]

@Cu635 #56 16bit 采样频率已经够满足所需了，感谢指教