STM32_7（ADC）

合集 - 江科大STM32(9)

1.STM32_3（GPIO）2023-04-282.STM32_5（中断）2023-05-023.STM32_4（OLED）2023-04-304.STM32_6（TIM）2023-05-04

5.STM32_7（ADC）2023-05-10

6.STM32_8（DMA）2023-05-127.STM32_9（USART串口）2023-05-128.STM32_10（I2C）2023-05-169.STM32_11（SPI）2023-05-22

收起

ADC

• ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器
• ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁
• 12位逐次逼近型ADC，1us转换时间
• 输入电压范围：0~3.3V，转换结果范围：0~4095
  
• 18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源
• 规则组和注入组两个转换单元
• 模拟看门狗自动监测输入电压范围（有个需求，如果光线或温度高于或低于某个阈值，就会执行一些操作）
• STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

逐次逼近型ADC

　　IN0~IN7，通过通道选择开关，选中一路，输入到比较器进行转换和比较。首先是一个电压比较器，它可以判断两个输入信号电压的大小关系，输出一个高低电平指示谁大谁大小。 这个比较器有两个输入端，一个是待测电压，另一个是DAC电压输出端，DAC是数模转换器，给它一个数据，他就能输出数据对应的电压。一个是外部输入端的未知编码电压，一个是DAC输出的已知编码电压，他们同时输入电压比较器，进行大小判断。如果DAC输出的电压比较大，就调小DAC数据，如果DAC输出电压小，就增大DAC数据，直到DAC输出的电压和外部通道输入的电压近似相等，那么DAC输入的数据就是外部电压的编码数据。

 

STM32ADC框图

 

使用规则通道配合DMA就可以不用担心数据被覆盖。

EOC是规则组的完成信号，JEOC是注入组的完成信号，这两个信号都会再状态寄存器里置一个标志位，读取标志位就可以知道是否转换结束。

 

ADC基本结构图

 

输入通道

 

转换模式

单次转换，非扫描模式

比如序列1为通道2，之后就可以触发转换，ADC对通道2进行模数转换，过一定的时间后，转换完成，转换结果放在数据寄存器里，同时给EOC标志位置1。

 

连续转换，非扫描模式

连续转换与单次转换不同的是，它再一次转换结束后不会停止，而是立刻开始下一轮的转换，之后一直持续下去。

 

单次转换，扫描模式

单次转换跟上面的单次转换非扫描模式大致一样，但是扫描模式就会用到菜单列表，可以连续对选中的位置进行转换，转换结果都放在数据寄存器里，但为了防止数据被覆盖，需要用到DMA及时把数据挪走，7个通道转换完成之后，产生EOC信号，转换结束。

 

 

连续转换，扫描模式

 

触发控制

 

数据对齐

数据右对齐

 

数据左对齐

 

12位ADC，但数据寄存器有16位，就分为数据右对齐和左对齐。一般情况下是选择数据右对齐，数据左对齐会让误差变大，因为一位就是要乘2，进4位就是乘16，所以一般不用，除非就用简单的判断，把数据的高8位取出来，舍弃后4位精度。

 

转换时间

• AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码
• STM32 ADC的总转换时间为：T_CONV = 采样时间 + 12.5个ADC周期
• 例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5个ADC周期，T_CONV = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1μs

 

校准

• ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差
• 建议在每次上电后执行一次校准
• 启动校准前， ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期
  

 

硬件电路

 

 

代码部分

单通道配置代码

#include "Bsp_ADC.h"

void Bsp_ADC_Init(void)
{

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);                            // 1.时钟配置
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                                               // 2.ADC分频，ADC最大14M，接近来的时候是72M，所以要分频到14M以下

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                            // 3.GPIO配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);     // 4.配置规则组
    // ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); // 相当于填充菜单列表方法

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                                              // 5.配置ADC
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                          // 数据对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                                         
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;             // 外部触发转换选择
    //ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                           // 连续转换模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                                                          // 6.开启ADC
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);                                                     // 7.校准ADC
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                         // ADC软件启动转换,因为开启了连续转换模式，所以只开启一次即可

    // 如果需要看门狗和中断，则需要额外配置(开启看门狗和中断配置)
}

uint16_t ADC_GetValue(void)
{
    //ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                       // ADC软件启动转换
    //while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);                        // 等待ADC读取EOC标志位为1;   并且也不需要判断标志位了
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);                                            // 返回ADC1的值
}

 

多通道配置代码

#include "Bsp_ADC.h"

void Bsp_ADC_Init(void)
{

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);                            // 1.时钟配置
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                                               // 2.ADC分频，ADC最大14M，接近来的时候是72M，所以要分频到14M以下

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                            // 3.GPIO配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);  // 4.配置规则组
    // ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); // 相当于填充菜单列表方法

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                                              // 5.配置ADC
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                          // 数据对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                                         
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;             // 外部触发转换选择
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                             // 连续转换模式
    // ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;                   
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                                                          // 6.开启ADC
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);                                                     // 7.校准ADC
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

    // ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                      // ADC软件启动转换,因为开启了连续转换模式，所以只开启一次即可

    // 如果需要看门狗和中断，则需要额外配置(开启看门狗和中断配置)
}

/* 读取ADC的每个通道，在主程序里读取4次即可完成多通道 */
uint16_t ADC_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                         // ADC软件启动转换
    while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);                          // 等待ADC读取EOC标志位为1;   并且也不需要判断标志位了
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);                                            // 返回ADC1的值
}