STM32 ADC

目录

ADC简介

逐次逼近型ADC 

STM32 ADC框图 

输入通道 

转换模式 

•单次转换，非扫描模式 

•连续转换，非扫描模式 

•单次转换，扫描模式 

•连续转换，扫描模式 

触发控制 

数据对齐 

转换时间 

校准

硬件电路 

AD单通道

---

 

ADC简介

逐次逼近型ADC 

左边IN0-7，八路输入通道，通过通道选择开关，选择一路输入到红点进行转换，下面这里是地址锁存和译码，就是你想选择哪一路就把通道号放在左边的三个脚上，然后给一个锁存信号，上面这里对应的通路开关就可以拨好了，这部分就相当于一个可以通过模拟信号的数据选择器，

输入信号选好了，到红点了，怎么才能知道这个电压对应的编码数据是多少呢，这就需要我们用逐次逼近的方法来一一比较了，右边的三角形是一个电压比较器，它可以判断两个输入信号电压的大小关系，两个输入端，一个上面是待测端，一个是DAC的电压输出端，DAC是数模转换器，给它一个数据就可以输出数据对应的电压

现在我们有了一个外部通道输入的未知编码的电压和一个DAC输出的已知编码的电压，它俩同时输入到电压比较器，进行大小判断，如果DAC输出的电压比较大，我就调小DAC数据，如果DAC输出的电压比较小，我就调大DAC数据，直到与外部通道输入的电压近似相等，这样DAC输入的数据就是外部电压的编码数据了，这个电压调节的过程就是逐次逼近寄存器SAR完成的，为了最快找到未知电压的编码，通常我们会使用二分法进行寻找

然后AD转换结束后，DAC的输入数据（蓝点），就是未知电压的编码，通过右边输出，8位就有8根线，12位就有12根线，上面EOC(转换结束信号)，START是开始转换，给一个输入脉冲，开始转换，CLOCK是时钟，因为ADC是需要一步一步判断的需要时钟推动这个过程，

VREF+和VREF-是DAC的参考电压，比如给一个数据255，是对应5v还是3.3v呢就由这个参考电压决定，这个DAC的参考电压也决定了ADC的输入范围，所有它也是ADC参考电压，左边是整个芯片的供电VCC和GND

STM32 ADC框图 

左上角是VREF+,VREF-,VDDA,VSSA，上面两个是ADC的参考电压决定ADC输入电压的范围，下面是ADC的供电引脚，一般情况下VREF+接VDDA，VREF-接VSSA，这个芯片上VREF+和VREF-引脚，在内部已经接在一起了，VDDA和VSSA是内部模拟部分的电源，在这里VDDA接3.3V，VSSA接GND，所以ADC的输入电压范围是0-3.3v 

左边是ADC的输入通道，包括16个GPIO口，IN0-15和两个内部通道温度传感器和VREFINT(内部参考电压)，然后到底模拟多路开关，可以知道我们想要选择的通道，右边是多路开关的输出，进入到模数转换器，这里模数转换器就是执行逐次比较的过程，转换结构会直接放进上面数据寄存器里，我们读取寄存器就能知道ADC转换的结果了，在左边对应普通的ADC多路开关只选择一个的，但这个不同，可以同时选择多个，而且在转换的时候，还分成了两个组，规则通道组和注入通道组，其中规则组可以一次性最多选16个通道，注入组最多可以选4个通道（就好比去餐厅点餐，普通ADC是，你指定一个菜（通道几的数据），老板给你做，然后做好了送给你，这里是你指定一个菜单，这个菜单最多可以填16个菜，然后直接递个菜单给老板，老板按照菜单的顺序依次做好，一次性给你端上来，这个菜单也分两种，一个是规则组，但是这个规则组只有一个数据寄存器，就是这桌子比较小，你如果上16个菜，那前15个菜就会被挤掉，你只能得到第16个菜，所有对于规则组来说，最后配合DMA来实现，DMA是个数据转移小能手，每上一个菜，它可以把这个菜挪到其他地方去，防止被覆盖，注入组相当于餐厅VIP，这个座位上一次性可以点4个菜，并且这个数据寄存器有4个，是可以同时上4个菜的）一般情况下使用规则组 

左下角是触发转换部分，也就是上图的START信号，开始转换，那对于STM32ADC，触发ADC开始转换的信号有两种，一种是软件触发，就是在程序中手动调用一条代码就可以启动了；另一种是硬件触发就是左边的触发源，上面是注入组触发源，下面是规则组的触发源，主要来自于定时器，比如给TIM3定个1ms的时间，并且把TIM3的更新事件选择位TRGO输出，然后在ADC这里选择开始触发信号为TIM3的TRGO，这样TIM3的更新事件就能通过硬件自动触发ADC转换了，整个过程不需要进中断，节省了中断资源，当然这里还可以选择外部中断引脚来触发转换 

模拟看门狗，它里面可以存一个阈值高限和阈值低限，如果启动了模拟看门狗，并且指定了看门的通道，那这个看门狗就会关注它看门的通道，一旦超过这个阈值范围了，它就会乱叫，就会在上面，申请一个模拟看门狗的中断，最后通向NVIC，对于规则组和注入组而言，他们转换完成后，也会有一个EOC转换完成的信号，在这里EOC的规则组完成信号，JEOC是注入组完成的信号，这两个信号会在状态寄存器里置一个标志位，我们读取这个标志位，就能知道是不是转换结束了，同时这两个标志位也可以去到NVIC申请中断，如果开启了NVIC对于的通道，它们就会触发中断 

右边是ADC的时钟，相当于上图的CLOOK是用于驱动内部逐次比较的时钟，这个时钟是来自ADC的预分频器，这个ADC的预分频器来源于RCC的，只能选择6分频，结果是12M和8分频，结果是9M这两个值

输入通道 

转换模式 

•单次转换，非扫描模式 

 这个表就是规则组的菜单，你可以在这里点菜，就是写入你要转换的通道，在非扫描模式下，这个菜单只有第一个序列1的位置有效，这时，菜单同时选中一组的方式就退化为简单地选中一个的方式了，这序列1里指定我们想转换的通道，比如通道2，然后我们触发转换,ADC就会对这个通道2进行模数转换，过一段时间，转换完成，转换结果放进数据寄存器里，同时给EOC标志位置1

如果想换一个通道转换，那在转换之前，把第一个位置通道2改为其他通道，然后在启动转换 

•连续转换，非扫描模式 

 还是非扫描模式，所以菜单列表就只用第一个，然后与单次转换不同的是，它在一次转换结束后不会停止，而是立刻开始下一轮的转换，然后一直持续下去，这样就只需要最开始触发一次，之后就可以一直转换了，这个模式的好处是，开始转换之后不需要等待一段时间的

•单次转换，扫描模式 

扫描模式就用到列表了，可以在菜单里点菜，比如第一个菜是通道2，第二个菜是通道5等等，这里每个位置是通道几可以任意指定，并且也是可以重复的

然后初始化结构体里还会有个参数，就是通道数目，因为这16个位置你可以不用完，只用前几个，那你就需要再给一个通道数目的参数，告诉它，我有几个通道，比如这里指定通道数目为7，那就只看前7个位置，然后每次触发之后，就依次对前七个位置进行AD转换，转换结果都放在寄存器里，这个防止数据被覆盖，就需要用DMA及时将数据挪走

•连续转换，扫描模式 

一次转换完成后立刻开始下一次的转换 

触发控制 

 

数据对齐 

ADC是12位的，它的转换结果就是一个12位的数据

但是这个数据寄存器是16位的，所以就存在一个数据对齐的问题

第一种是数据右对齐，12位数据向右靠，高位多出来的就补0

第二种是数据左对齐，12位数据向左靠，低位多出来的就补0

一般使用右对齐

转换时间 

 校准

硬件电路 

 第一个是电位器产生一个可调的电压，这里可以接ADC的输入通道，比如PA0口，当滑动端往上滑时，电压增大，往下滑时，电压减小

中间是传感器输出电压的电路，一般来说，像光敏电阻，热敏电阻，红外接收管，麦克风等都可以等效为一个可变电阻，电阻阻值没办法进行测量，所以这里就可以通过和一个固定电阻串联分压，来得到一个反应电阻值电压的电路，传感器阻值变小时，下拉作用变强，输出端口电压就下降。传感器阻值变大时，下拉作用变弱，输出端受上拉电阻的作用，电压就升高，这个固定电阻一般可以选择和传感器阻值相近的电阻 

AD单通道

    1.开启ADC和GPIO的时钟//ADC的CLOCK分频器也要配置一下
    2.配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入的模式
    3.配置多路开关，把左边的通道接到右边的规则组列表里（点菜）
    4.配置ADC转换器

ADC的库函数

void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);控制某个中断能不能进入NVIC

void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);复位校准
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);获取复位校准状态
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);开始校准
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);获取开始校准状态

void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);ADC软件开始转换控制，这个就是用于软件触发的函数，调用一下就能软件触发转换了（触发控制）

FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx);ADC获取软件开始转换状态（跟转换是否结束毫无关系）一般不用

这两个函数是用来配置间断模式的                                                                                                void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);每隔几个通道简短一次
void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);是不是启用间断模式

void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);ADC规则组通道模式（在转换模式的地方，给序列的每个位置填写指定的通道）

void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);ADC外部触发转换控制，就是是否允许外部触发转换

uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);ADC获取转换值，就是获取AD转换的数据寄存器，读取转换结果就要用这个函数

uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void);ADC获取双模式转换值，这个是ADC模式读取转换结果的函数
 

下面带有inject的都是对注入组的配置

void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog);是否启动模拟看门狗
void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold);配置高低阈值
void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel);配置看门的通道

void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState);ADC温度传感器内部电压控制，这个是用来开启内部的两个通道的

 

include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid AD_Init(void)
{//1.开启ADC和GPIO的时钟//ADC的CLOCK分频器也要配置一下/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz//2.配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入的模式GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;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);						//3.配置多路开关，把左边的通道接到右边的规则组列表里（点菜）ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//4.配置ADC转换器ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;						//定义结构体变量ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//模式，选择独立模式，即单独使用ADC1ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//数据对齐，选择右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//外部触发，使用软件触发，不需要外部触发//对应机构框图左下角ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//连续转换(ENABLE)，失能，每转换一次规则组序列后停止ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//扫描模式(ENABLE)，失能，只转换规则组的序列1这一个位置ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//通道数，为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数，在非扫描模式下，只能是1ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1//在规则组菜单列表的第一个位置写入通道0这个通道/*ADC使能*/ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1，ADC开始运行//根据手册要求还需要校准/*ADC校准*/ADC_ResetCalibration(ADC1);		//复位校准						//固定流程，内部有电路会自动执行校准while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);}
uint16_t AD_GetValue(void)//执行转换模式里的函数
{ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位，即等待AD转换结束return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器，得到AD转换的结果
}

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"uint16_t ADValue;			//定义AD值变量
float Voltage;				//定义电压变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();			//OLED初始化AD_Init();				//AD初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");OLED_ShowString(2, 1, "Voltage:0.00V");while (1){ADValue = AD_GetValue();					//获取AD转换的值Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3;		//将AD值线性变换到0~3.3的范围，表示电压OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4);				//显示AD值OLED_ShowNum(2, 9, Voltage, 1);				//显示电压值的整数部分OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t)(Voltage * 100) % 100, 2);	//显示电压值的小数部分Delay_ms(100);			//延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间}
}

AD多通道

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid AD_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟/*设置ADC时钟*/RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;//PA1接震动传感器GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0、PA1引脚初始化为模拟输入/*不在此处配置规则组序列，而是在每次AD转换前配置，这样可以灵活更改AD转换的通道*//*ADC初始化*/ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;						//定义结构体变量ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//模式，选择独立模式，即单独使用ADC1ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//数据对齐，选择右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//外部触发，使用软件触发，不需要外部触发ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//连续转换，失能，每转换一次规则组序列后停止ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//扫描模式，失能，只转换规则组的序列1这一个位置ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//通道数，为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数，在非扫描模式下，只能是1ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1/*ADC使能*/ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1，ADC开始运行/*ADC校准*/ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程，内部有电路会自动执行校准while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}/*** 函    数：获取AD转换的值* 参    数：ADC_Channel 指定AD转换的通道，范围：ADC_Channel_x，其中x可以是0/1/2/3* 返 回 值：AD转换的值，范围：0~4095*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//在每次转换前，根据函数形参灵活更改规则组的通道1ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位，即等待AD转换结束return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器，得到AD转换的结果
}

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"uint16_t AD0, AD1;	//定义AD值变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();				//OLED初始化AD_Init();					//AD初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");while (1){AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0);		//单次启动ADC，转换通道0AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1);		//单次启动ADC，转换通道1OLED_ShowNum(1, 5, AD0, 4);				//显示通道0的转换结果AD0OLED_ShowNum(2, 5, AD1, 4);				//显示通道1的转换结果AD1Delay_ms(100);			//延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间}
}