STM32F103 ADC电压采集

STM32F103C8T6 最小系统开发板驱动ADC电压采集

1. 硬件设计

1.1 最小系统开发板

STM32F103C8T6是基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，具有强大的ADC功能。STM32F103C8T6开发板上有多个模拟输入通道，可以用于电压采集。本项目将通过ADC模块采集一个模拟电压信号。

假设使用的是开发板上的一个模拟输入引脚（如PA0）连接到一个模拟电压源，以下是连接方式：

STM32F103C8T6 引脚	模拟电压源 引脚	描述
PA0	电压输入	模拟电压源输入

1.2 ADC原理

ADC（模数转换器）用于将模拟信号转换为数字信号。在STM32F103C8T6中，ADC的原理如下：

1. 采样：ADC首先对输入的模拟信号进行采样，将其转换为一个近似值。
2. 转换：然后，ADC通过内部的转换器将该模拟信号转换为数字信号。STM32F103C8T6的ADC通常使用12位分辨率，这意味着输出值的范围为0-4095。
3. 通道选择：STM32F103C8T6可以选择多个ADC输入通道。每个通道对应一个特定的输入引脚。

2. 软件设计

2.1 开发环境

1. 开发工具：STM32CubeMX、Keil uVision 5
2. 下载工具：ST-Link V2（用于将程序烧录到STM32开发板）
3. 固件库：STM32Cube HAL库

2.2 STM32CubeMX配置

1. 打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8T6芯片。
2. 配置时钟、GPIO和ADC等外设：
   • 配置PA0为模拟输入通道（ADC通道）。
   • 配置ADC为独立模式，单次转换，12位分辨率。
3. 生成代码并打开Keil uVision 5。

2.3 驱动ADC采集电压的步骤

2.3.1 初始化ADC

首先，初始化ADC外设，设置其为独立模式，分辨率为12位，采样时间设置为适当的值。代码如下：

/* ADC初始化代码 */
ADC_HandleTypeDef hadc1;

void ADC_Init(void)
{
    __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();  // 启用ADC时钟

    hadc1.Instance = ADC1;
    hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;      // 禁用扫描模式
    hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;         // 禁用连续转换
    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;      // 禁用不连续转换
    hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  // 软件启动转换
    hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;      // 数据右对齐
    hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;                  // 1个转换通道
    HAL_ADC_Init(&hadc1);                            // 初始化ADC
}

2.3.2 配置输入通道

接下来，配置输入通道（如PA0）。这将指定ADC采样的引脚和通道：

/* 配置ADC通道 */
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

void ADC_Channel_Config(void)
{
    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;       // 选择PA0作为输入通道
    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;     // 排列顺序为1
    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5; // 设置采样时间
    HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig); // 配置ADC通道
}

2.3.3 启动ADC转换并读取结果

启动ADC转换，读取转换结果并转换为电压值。以下是启动ADC和读取结果的代码：

/* 启动ADC转换并获取结果 */
uint32_t ADC_Read(void)
{
    HAL_ADC_Start(&hadc1);            // 启动ADC转换
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);  // 等待转换完成
    uint32_t adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 获取ADC转换值
    return adcValue;
}

根据采样值和ADC的分辨率（12位），可以计算输入电压。STM32F103C8T6的ADC参考电压通常为3.3V。根据以下公式计算输入电压：

电压 = (ADC值 / 4095) * 3.3

2.3.4 完整程序

以下是完整的ADC电压采集程序：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "main.h"

ADC_HandleTypeDef hadc1;

void ADC_Init(void);
void ADC_Channel_Config(void);
uint32_t ADC_Read(void);

int main(void)
{
    HAL_Init();
    ADC_Init();
    ADC_Channel_Config();

    while (1)
    {
        uint32_t adcValue = ADC_Read();  // 获取ADC值
        float voltage = (adcValue / 4095.0) * 3.3;  // 转换为电压
        printf("ADC Value: %lu, Voltage: %.2fV\n", adcValue, voltage);

        HAL_Delay(1000);  // 延时1秒
    }
}

3. 下载工具

使用ST-Link V2将程序烧录到STM32F103C8T6开发板。通过ST-Link V2调试接口连接到开发板，并使用Keil uVision 5的下载功能将程序烧录到微控制器中。

4. 结语

本博客介绍了如何使用STM32F103C8T6最小系统开发板和HAL固件库，通过ADC模块进行电压采集。通过详细的硬件连接、ADC原理、软件设计和示例代码，您可以轻松实现电压采集功能。希望本博客对您的项目开发有所帮助。