如何在树莓派Pico VREF引脚使用外部电压基准（ADAFRUIT LM4040）

首先必须提醒硬件风险：树莓派Pico的VREF引脚输入电压范围为1.0V~VDD（通常是3.3V），禁止输入超过3.3V的电压，否则会损坏硬件。如果你使用的是4.096V输出的LM4040，建议更换为3.3V输出的型号（如LM4040C33），或额外增加分压电路将电压降至3.3V以内。

以下是针对你提到的两个Arduino平台的具体实现方法：

一、Earle F. Philhower的Raspberry Pi Pico/RP2040核心（推荐，蓝牙支持完善） #

该核心的analogReference需使用正确参数，或直接操作寄存器配置：

方法1：使用analogReference（适配新版核心） #

部分版本的核心支持EXTERNAL_VREF参数，代码示例：

#include <Arduino.h>

// 根据LM4040实际输出电压修改，示例为3.3V
const float REF_VOLTAGE = 3.3f;
const int ANALOG_IN_PIN = A0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial); // 等待串口连接

  // 配置ADC使用外部VREF引脚作为参考源
  analogReference(EXTERNAL_VREF);
}

void loop() {
  int adc_value = analogRead(ANALOG_IN_PIN);
  // Pico ADC为12位分辨率（0-4095），需除以4095.0计算电压
  float adc_voltage = (adc_value * REF_VOLTAGE) / 4095.0f;

  Serial.print("ADC值: ");
  Serial.print(adc_value);
  Serial.print(" | 电压: ");
  Serial.print(adc_voltage, 4);
  Serial.println(" V");

  delay(1000);
}

方法2：直接操作RP2040寄存器（兼容所有版本） #

如果analogReference编译失败，可直接通过底层寄存器配置：

#include <Arduino.h>
#include <hardware/adc.h>

const float REF_VOLTAGE = 3.3f;
const int ANALOG_IN_PIN = A0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);

  adc_init();
  adc_gpio_init(ANALOG_IN_PIN); // 将引脚配置为ADC输入
  adc_select_input(0); // 选择对应通道（A0对应通道0）
  // 配置ADC使用外部VREF：清除原有REFSEL位，设置为外部参考模式（REFSEL=0b11）
  adc_hw->cs = (adc_hw->cs & ~ADC_CS_REFSEL_BITS) | ADC_CS_REFSEL(3);
}

void loop() {
  uint16_t adc_value = adc_read();
  float adc_voltage = (adc_value * REF_VOLTAGE) / 4095.0f;

  Serial.print("ADC值: ");
  Serial.print(adc_value);
  Serial.print(" | 电压: ");
  Serial.print(adc_voltage, 4);
  Serial.println(" V");

  delay(1000);
}

二、Arduino Mbed OS RP2040 Boards核心 #

该核心的analogReference需使用AR_EXTERNAL参数，代码示例：

#include <Arduino.h>

const float REF_VOLTAGE = 3.3f;
const int ANALOG_IN_PIN = A0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);

  // 设置ADC使用外部参考电压
  analogReference(AR_EXTERNAL);
}

void loop() {
  int adc_value = analogRead(ANALOG_IN_PIN);
  // Mbed OS下Pico ADC同样为12位分辨率
  float adc_voltage = (adc_value * REF_VOLTAGE) / 4095.0f;

  Serial.print("ADC值: ");
  Serial.print(adc_value);
  Serial.print(" | 电压: ");
  Serial.print(adc_voltage, 4);
  Serial.println(" V");

  delay(1000);
}

关键注意事项 #

• 树莓派Pico的ADC为12位分辨率（输出范围0-4095），而非传统Arduino的10位（0-1023），计算电压时需用4095.0作为分母。
• 若后续测试Pico W蓝牙功能，Earle F. Philhower的核心支持更成熟，优先选择该平台。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ray