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嵌入式硬件篇---ADC模拟-数字转换

news 来源：原创 2025/5/26 11:48:30

文章目录

  • 前言
  • 第一部分：STM32 ADC的主要特点
    • 1.分辨率
    • 2.多通道
    • 3.转换模式
    • 4.转换速度
    • 5.触发源
    • 6.数据对齐
    • 7.温度传感器和Vrefint通道
  • 第二部分：STM32 ADC的工作流程：
    • 1.配置ADC
    • 2.启动ADC转换
  • 第三部分：ADC转化
    • 1.抽样
    • 2.量化
    • 3.编码
  • 第四部分：额外小知识
  • 总结

前言

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了STM32中ADC模拟-数字转换的实现。

第一部分：STM32 ADC的主要特点

1.分辨率

分辨率：STM32的ADC通常具有12位、10位、8位或6位的分辨率。这意味着它们可以将模拟信号分为212、210、28或26个不同的电平。

2.多通道

多通道：STM32微控制器通常具有多个模拟输入通道，允许同时或分时转换多个信号。

3.转换模式

单次转换模式：ADC只执行一次转换。
连续转换模式：ADC连续执行转换，不需要软件干预。

4.转换速度

转换速度：STM32的ADC转换速度可以从几微秒到几十微秒不等，具体取决于MCU型号和配置。

5.触发源

触发源：转换可以由软件触发，也可以由外部事件（如定时器捕获事件）触发。

6.数据对齐

数据对齐：数据可以在左对齐或右对齐的格式中读取。

7.温度传感器和Vrefint通道

温度传感器和Vrefint通道：某些STM32微控制器内置了温度传感器和内部参考电压（Vrefint）通道，可以直接连接到ADC。

第二部分：STM32 ADC的工作流程：

1.配置ADC

  1. 选择ADC通道。
  2. 设置分辨率。
  3. 选择转换模式（单次或连续）。
  4. 配置触发源。
  5. 设置采样时间（对于不同通道可能不同）。
  6. 启动ADC校准（如果需要）：校准是为了提高转换精度。

2.启动ADC转换

  1. 在单次转换模式下，通过软件命令启动转换。
  2. 在连续转换模式下，转换会自动开始。
  3. 读取转换结果：转换完成后，结果存储在ADC数据寄存器中，可以通过软件读取。
  4. 中断和DMA：转换完成后，可以配置ADC产生中断或直接使用DMA（直接内存访问）将转换结果传输到内存中，减少CPU的负担。

第三部分：ADC转化

1.抽样

对模拟信号进行采样（间隔固定周期），获得在时间上离散的信号（抽样信号）

2.量化

本质：根据某一标准进行分级
通过提高分辨率，实现准确的ADC转换

3.编码

将量化结果进行编码存储

第四部分：额外小知识

  1. 数字信号：高电平或者低电平
  2. 模拟信号：任意的电压值
  3. STM32中使用逐次逼近法来实现模拟数字转化（通过二分比较来判断大小）将比较结果存储到专门存储比较结果的数据寄存器中，通过归一化转化及乘以参考电压来实现结果值获取
  4. STM32会通过存储待测电压于电容上实现提高测量准确率的效果
  5. STM32F103有16个GPIO口能进行电压值采样工作（16个ADC外部通道）；但在STM32F103C8T6上只前10个ADC外部通道，但有两个内部通道来采集芯片内部的电压值（内部的芯片传感器上、内部的参考电压上）
  6. STM32存在连个ADC转换通道
  7. STM32的内部参考电压会比外部参考电压更准确，因此可以使用对内部参考电压的ADC测量反推实际的参考电压进而实现更准确的ADC测量
  8. ADC实现方法：Pipeline ADC、逐次逼近ADC、Sigma-Delta ADC，这三种ADC实现方法的分辨率逐渐提高同时采样速度逐渐下降

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了STM32中ADC模拟-数字转换的实现。

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