ESP32 内置了 2 个 12 位 SAR ADC（ADC1 和 ADC2），支持多个模拟输入通道，可用于采集外部模拟信号（如传感器电压、电位器等）。ADC 功能的实现需通过 ESP-IDF 提供的 API 配置通道参数（如衰减、分辨率）、读取原始值并转换为实际电压。以下是详细的实现步骤和代码示例。

一、ESP32 ADC 基础特性

• 通道数量：ADC1 有 8 个通道（GPIO32~GPIO39），ADC2 有 10 个通道（GPIO0、GPIO2、GPIO4、GPIO12_{GPIO15、GPIO25}GPIO27）；
• 分辨率：支持 9~12 位（默认 12 位，分辨率越高，精度越高但采样速度略慢）；
• 输入电压范围：通过“衰减（attenuation）”配置，默认 0dB 对应 0~1.1V，最高 11dB 可支持 0~3.9V（但 ESP32 GPIO 最大耐压 3.3V，实际输入需≤3.3V）；
• 限制：ADC2 与 Wi-Fi 共用硬件资源，启用 Wi-Fi 时可能无法使用 ADC2 通道（建议优先使用 ADC1 通道）。

二、ADC 配置核心步骤

1. 选择通道：根据硬件连接选择 ADC1 或 ADC2 的通道（优先 ADC1 以避免 Wi-Fi 冲突）；
2. 配置衰减：根据输入电压范围设置衰减（如测量 0~3.3V 信号需用 11dB 衰减）；
3. 配置分辨率：设置采样分辨率（如 12 位，对应 0~4095 的原始值）；
4. 校准（可选但推荐）：使用 ESP32 内置的校准功能，提高电压转换精度；
5. 读取并转换：读取原始 ADC 值，通过校准参数转换为实际电压。

三、完整代码实现（基于 ESP-IDF v4.4+）

以下代码以“读取 ADC1 通道 0（GPIO36）的电压”为例，实现连续采样并打印结果，包含校准功能。

1. 头文件与宏定义

#include <stdio.h>
#include "esp_adc_cal.h"
#include "driver/adc.h"
#include "esp_log.h"

// 日志标签
static const char *TAG = "esp32_adc";

// ADC 配置参数
#define ADC_CHANNEL    ADC1_CHANNEL_0  // 选择 ADC1 通道 0（对应 GPIO36）
#define ADC_ATTEN      ADC_ATTEN_DB_11 // 衰减 11dB（支持 0~3.9V 输入，实际≤3.3V）
#define ADC_WIDTH      ADC_WIDTH_BIT_12 // 12 位分辨率（0~4095）

// 校准类型（优先使用 eFuse 校准，无则用默认参数）
#define DEFAULT_VREF   1100  // 默认参考电压（mV），若无 eFuse 校准则使用
static esp_adc_cal_characteristics_t adc_chars;

2. ADC 初始化函数

初始化 ADC 通道，配置衰减、分辨率，并进行校准：

static void adc_init(void) {
    // 检查是否支持 eFuse 校准（提高精度）
    esp_adc_cal_value_t val_type = esp_adc_cal_characterize(
        ADC_UNIT_1,          // ADC 单元（ADC1）
        ADC_ATTEN,           // 衰减配置
        ADC_WIDTH,           // 分辨率
        DEFAULT_VREF,        // 默认参考电压
        &adc_chars           // 校准参数结构体
    );
    // 打印校准类型
    if (val_type == ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_VREF) {
        ESP_LOGI(TAG, "使用 eFuse VREF 校准");
    } else if (val_type == ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_TP) {
        ESP_LOGI(TAG, "使用 eFuse 两点校准");
    } else {
        ESP_LOGI(TAG, "使用默认参考电压（%dmV）", DEFAULT_VREF);
    }

    // 配置 ADC 通道（ADC1 通道 0）
    adc1_config_width(ADC_WIDTH);                  // 设置分辨率
    adc1_config_channel_atten(ADC_CHANNEL, ADC_ATTEN); // 设置衰减
}

3. ADC 读取与电压转换函数

读取原始 ADC 值，并通过校准参数转换为实际电压（mV）：

static uint32_t adc_read_voltage(void) {
    // 读取原始 ADC 值（多次采样取平均，减少噪声）
    uint32_t adc_raw = 0;
    const int sample_count = 10;  // 采样次数
    for (int i = 0; i < sample_count; i++) {
        adc_raw += adc1_get_raw(ADC_CHANNEL);  // 读取 ADC1 原始值
    }
    adc_raw /= sample_count;  // 平均值

    // 转换为电压（mV），使用校准后的参数
    uint32_t voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage(adc_raw, &adc_chars);
    ESP_LOGI(TAG, "原始值：%d，电压：%dmV", adc_raw, voltage);
    return voltage;
}

4. 主函数调用

void app_main(void) {
    // 初始化 ADC
    adc_init();

    // 循环读取 ADC 值（间隔 1 秒）
    while (1) {
        adc_read_voltage();
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));  // 延时 1 秒
    }
}

四、代码说明与关键细节

1. 通道与 GPIO 对应关系

ADC1 通道对应的 GPIO 如下（可直接使用）：

ADC1 通道	GPIO 编号
ADC1_CHANNEL_0	GPIO36
ADC1_CHANNEL_1	GPIO37
ADC1_CHANNEL_2	GPIO38
ADC1_CHANNEL_3	GPIO39
ADC1_CHANNEL_4	GPIO32
ADC1_CHANNEL_5	GPIO33
ADC1_CHANNEL_6	GPIO34
ADC1_CHANNEL_7	GPIO35

2. 衰减与电压范围对应

根据输入信号电压选择衰减（确保输入≤3.3V）：

衰减配置	理论测量范围（V）	实际建议范围（V）
ADC_ATTEN_DB_0	0 ~ 1.1	0 ~ 1.0
ADC_ATTEN_DB_2_5	0 ~ 1.5	0 ~ 1.4
ADC_ATTEN_DB_6	0 ~ 2.2	0 ~ 2.0
ADC_ATTEN_DB_11	0 ~ 3.9	0 ~ 3.3（GPIO 上限）

3. 校准的重要性

ESP32 的 ADC 存在一定非线性误差，通过 esp_adc_cal_characterize() 函数可利用芯片内部的 eFuse 校准数据（如 VREF 参考电压）优化转换精度：

• 若芯片支持 eFuse 校准（多数新款 ESP32），会自动使用校准数据；
• 若无 eFuse 数据，使用 DEFAULT_VREF（1100mV）作为参考，精度略低。

4. 噪声处理

ADC 采样易受电磁干扰，可通过以下方式降低噪声：

• 多次采样取平均：如代码中使用 10 次采样平均值，平滑波动；
• 硬件滤波：在输入引脚串联 100Ω 电阻 + 并联 100nF 电容，滤除高频噪声；
• 避免强干扰源：远离 Wi-Fi 天线、电机等强干扰设备。

5. ADC2 与 Wi-Fi 的冲突处理

若需使用 ADC2 通道且同时启用 Wi-Fi，需在读取 ADC 前暂停 Wi-Fi，读取后恢复：

// ADC2 读取示例（需配合 Wi-Fi 暂停）
#include "esp_wifi.h"

uint32_t adc2_read_voltage(adc2_channel_t channel) {
    uint32_t adc_raw;
    // 暂停 Wi-Fi
    esp_wifi_pause();
    // 读取 ADC2 原始值
    adc2_get_raw(channel, ADC_WIDTH, &adc_raw);
    // 恢复 Wi-Fi
    esp_wifi_resume();
    // 转换为电压
    return esp_adc_cal_raw_to_voltage(adc_raw, &adc_chars);
}

五、常见问题与解决方案

1. 读数为 0 或 4095（最大值）：

   • 检查输入电压是否超出所选衰减的范围（如 0dB 衰减接 3.3V 会导致读数饱和）；
   • 确认 GPIO 引脚与 ADC 通道对应正确。

2. 读数波动大：

   • 增加采样次数取平均；
   • 增加硬件滤波电路；
   • 远离干扰源。

3. ADC2 读数失败（返回 -1）：

   • 检查是否启用了 Wi-Fi，需暂停 Wi-Fi 后再读取；
   • 确认 ADC2 通道未被其他外设占用（如某些 GPIO 同时支持其他功能）。

总结

ESP32 实现 ADC 功能的核心是：配置通道参数（衰减、分辨率）→ 校准 → 读取并转换电压。通过优先使用 ADC1 通道、合理设置衰减、增加采样平均，可实现稳定可靠的模拟信号采集，适用于传感器数据读取、电压监测等场景。