第44章 ADC-芯片温度
第四十四章 ADC-芯片温度
1. 硬件设计
使用ADC的内部温度通道获取芯片温度
通过ADC1的通道16获取芯片内部的温度，把获取到的温度通过串口打印到电脑的串口调试助手显示。
均使用芯片资源，无需其他硬件设计
2. 软件设计
- 温度参数宏定义
// 对于12位的ADC，3.3V的ADC值为0xfff,温度为25度时对应的电压值为1.43V即0x6EE
#define V25 0x6EE
// 斜率 每摄氏度4.3mV 对应每摄氏度0x05
#define AVG_SLOPE 0x05
- ADC1 GPIO配置
// ADC1 GPIO配置
static void ADC1_GPIO_Config(void)
{
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // DMA1时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); // ADC1时钟使能
}
- 配置ADC1的工作模式为DMA模式
// 配置ADC1的工作模式为DMA模式
static void ADC1_Mode_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
// DMA1通道1配置
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; // 外设基地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue; // AD转换值所存放的内存基地址（就是给个地址）
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 外设作为数据传输的来源
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; // 定义指定DMA通道 DMA缓存的大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址寄存器不变
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; // 内存地址寄存器不变
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;// 数据宽度为16位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; // 数据宽度为16位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 工作在循环模式下
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 高优先级
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 没有设置为内存到内存的传输
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); // DMA1通道1初始化
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); // 使能DMA1通道1
// ADC1配置
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 独立工作模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; // 多通道
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 连续转换
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 由软件触发启动
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; // 仅一个通道转换
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); // ADC1初始化
//配置ADC时钟，为PCLK2的8分频，即9Hz
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
//设置采样通道IN16, 设置采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
//使能温度传感器和内部参考电压
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); // 使能DMA模式
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); // 使能ADC1
ADC_ResetCalibration(ADC1);// 复位校准寄存器
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); // 等待校准结束
ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); // 等待校准结束
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // 启动ADC转换
}
- 主函数
// 通过ADC1通道16获取芯片内部温度，并通过串口打印到电脑串口调试助手显示
#include "stm32f10x.h"
#include "./usart/bsp_usart.h"
#include "./temp/bsp_tempad.h"
// ADC1转换的电压值通过MDA方式传到sram
extern __IO u16 ADC_ConvertedValue;
//计算后的温度值
u16 Current_Temp;
void Delay(__IO u32 nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
int main(void)
{
USART_Config();
Temp_ADC1_Init();
printf("\r\n 这是一个内部温度传感器实验 \r\n");
printf( "\r\n Print current Temperature \r\n");
while (1)
{
Delay(0xffffee); // 延时
// 计算方法1
// Current_Temp= (1.43- ADC_ConvertedValue*3.3/4096)*1000 / 4.3+ 25 ;
//计算方法2
Current_Temp = (V25-ADC_ConvertedValue)/AVG_SLOPE+25;
//10进制显示
printf("\r\n The IC current tem= %3d ℃\r\n", Current_Temp);
//16进制显示
// printf("\r\n The current temperature= %04x \r\n", Current_Temp);
}
}
3. 小结
实验步骤
1. 硬件准备
- STM32F103系列开发板
- USB连接线
2. 软件准备
- 开发环境: Keil, IAR 或其他支持STM32的IDE
3. 项目配置
- 引入标准库: 确保你已引入STM32标准外设库。
- 配置ADC和DMA: 通过寄存器设置来配置ADC和DMA。
代码示例
#include "stm32f10x.h" // 引入STM32标准库头文件
#define BUFFER_SIZE 10 // 定义DMA缓冲区大小
uint16_t temperatureBuffer[BUFFER_SIZE]; // 温度数据缓冲区
// 系统时钟配置
void RCC_Configuration(void) {
// 使能ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
// 使能DMA1的时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
}
// GPIO配置
void GPIO_Configuration(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; // 设置ADC输入引脚（PA0）
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; // 设置为模拟输入模式
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOA
}
// ADC配置
void ADC_Configuration(void) {
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; // ADC初始化结构体
ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure; // ADC公共初始化结构体
// ADC工作模式配置
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 独立模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2; // 时钟分频
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure); // 进行ADC公共配置
// ADC具体初始化配置
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; // 12位分辨率
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 禁用扫描转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 启用连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 无外部触发
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; // 通道数量为1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); // 初始化ADC1
// 启用内部温度传感器和参考电压
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); // 启动ADC1
}
// DMA配置
void DMA_Configuration(void) {
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; // DMA初始化结构体
// 设置DMA的外设基地址（ADC数据寄存器地址）
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
// 设置DMA的内存基地址（数据缓冲区）
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)temperatureBuffer;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 设置DMA传输方向为外设到内存
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = BUFFER_SIZE; // 设置DMA缓冲区大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 禁用外设地址递增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 启用内存地址递增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; // 外设数据大小为半字（16位）
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; // 内存数据大小为半字（16位）
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 设置为循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 设置DMA优先级为高
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); // 初始化DMA1通道1
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); // 启用DMA1通道1
}
// 启动ADC转换
void ADC_Start(void) {
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // 软件启动ADC转换
}
// 主函数
int main(void) {
RCC_Configuration(); // 调用时钟配置函数
GPIO_Configuration(); // 调用GPIO配置函数
DMA_Configuration(); // 调用DMA配置函数
ADC_Configuration(); // 调用ADC配置函数
ADC_Start(); // 启动ADC转换
while (1) {
// 在这里处理温度数据
// 例如，可以读取temperatureBuffer中的数据并进行处理
}
}
// DMA中断处理程序
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void) {
// 在这里处理DMA中断
// 例如，可以处理接收到的数据
}
代码解释
- 库文件: 包含了STM32标准库的必要头文件。
- 缓冲区定义: 定义了一个数组用于存储温度数据。
- 时钟配置: 使能ADC和DMA的时钟。
- GPIO配置: 设置PA0引脚为模拟输入，连接到ADC。
- ADC配置: 设置ADC的分辨率、转换模式等参数。
- DMA配置: 设置DMA的工作模式、数据方向等。
- 启动ADC: 软件启动ADC转换。
- 主循环: 这里可以处理获取到的温度数据。
- 中断处理: 可以在DMA中断处理函数中进行数据处理。
2024.9.21 第一次修订，后期不再维护
