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STM32-ADC（独立模式、双重模式）

news 文章来源：https://blog.csdn.net/qq_61375542/article/details/137797067 2024/10/27 11:28:14

ADC简介

18个通道：外部信号源就是16个GPIO回。在引脚上直接接模拟信号就行了，不需要侄何额外的电路。引脚就直接能测电压。2个内部信号源是内部温度传感器和内部参考电压。

逐次逼近型ADC:

它是一个独立的8位逐次逼近型ADC芯片，这个ADC0809是一款经典的ADC芯片。现在单片机的性能和集成都有很大的提升，很多单片机内部就有ADC芯片，这样就不用外挂芯片了，引脚可以直接测电压，使用还是非常方便的。

首先左边这里的IN0~IN7,是8路输入通道，通过通道选择开关，选中这一路，输入到这个点进行转换。下面是地址锁存和译码，就是你想选中那个通道，就把通道号放在这三个脚上，然后给一个锁存信号，上面这里对应的通路开关就可以自动拨好了，这部分就相当于一个可必通过模拟信号的数据选择器。因为AD转换是一个很快的过程，你给个开始信号，过几个us就转换完成了，所以说如果你想转换多路信号，只需要一个AD转换器。然后加一个多路选择开，想转换哪路，就先拨一下，选中对应通道，然后再开始转换就行了。

STM32内部的ADC是有18个输入通道的，所以对应这里就是有18路输入的多路开关。

1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，我就增大DAC数据,直至DAC输出的电压和外部通道输入的电压相等，这样DAC输入的数据就是外部电压的编码数据了。

ADC框图

左边是ADC的输入通道包括16个GPIO口，IN0~N15;和两个内部的通道,一个是内部温度传感器，另一个是参考电压。总共18个输入通道，然后到达这里，这是一个模拟多路开关，可以指定我们想要选择的通道。右边是多路开关的输出，进入模数转换器，转换结果会直接放在这个数据寄存器，我们读取寄存器就能知道ADC转换的结果了。

注入通道和规则通道

对于普通的ADC,多路开关一般都是只选中某一个通道、开始转换、等待转换完成、取出结果。

在这里它可以同时选中多个，在转换的时候，还分成了两个组，规则通道组和注入通道组。规则组：一次可以最多选中16个通道；注入组：最多可以选中4个通道。规则组虽然可以选中16个通道，但是数据寄存器只能存取一个结果，如果不想之前的结果被覆盖，那在转换完成之后，就要把结果拿走。注入组最多可以选4个通道，但他的数据寄存器有4个，所以他就不用担心数据被覆盖的问题了。

中断触发ADC转换

STM32的ADC，触发ADC开始转换的信号有两种：1、软件触发：就是在程序中手动调用一条代码，就可以启动转换了。2、硬件触发：左下角选中的触发源。这些触发源主要是定时器，有定时器的各个通道。

上面两个是ADC的参考电压，决定了ADC输入电压的范围；下面两个是ADC的供电引脚。一般情况VREF+要接VDDA,VREF-要接VSSA。

ADC的时钟：ADCCLK

ADCCLK来自预分频器，ADC预分频器是来源与RCC的。

ADCCLK最大14MHz，ADC预分频可以选择2、4、6、8分频，选择2分频，36MHz,超出ADCCLK的范围了，所以只能选择6分频或者8分频。

ADC基本结构图

左边是输入通道，16个GPIO口，加两个内部的通道，然后进入AD转换器。

AD转换器里有两个组：

1、规则组：一次可以最多选中16个通道，虽然可以选中16个通道，但是数据寄存器只能存取一个结果，如果不想之前的结果被覆盖，那在转换完成之后，就要把结果拿走。

2、注入组：最多可以选中4个通道，但他的数据寄存器有4个，所以他就不用担心数据被覆盖的问题了。

触发控制：软件触发、硬件触发

RCC的时钟CLOCK：ADC逐次比较的过程就是有这个这个时钟推动的。

输入通道

转换模式

1、单次转换，非扫描模式

选择指定的转换通道，然后我们就可以触发转换，ADC对选定的通道进行模数转换，转换完成之后，转换结果放在数据寄存器里，同时EOC标志位置1，整个转换过程就结束了。

─ 转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中

─ EOC(转换结束)标志被设置

─ 如果设置了EOCIE，则产生中断。

2、连续转换，非扫描模式

首先，他还是非扫描模式，所以菜单列表就只用第一个，然后他与单次转换的不同的是，它在第一次转换之后不会停止，而是立刻开始下一轮的转换，然后一直持续。

3、单次转换，扫描模式

这个模式也是单次转换，所以每触发一次，转换结束后，就会停下来，下次转换就得再触发才能开始。然后它是扫描模式，这就会用到这个菜单列表了，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。

16个通道位置用不完的情况，只用前几个，那就需要再给一个通道数目的参数（几个通道）。比如说这里指定的通道数目为7，那就只看前7个位置，然后每次触发之后，他就一次对这前7个位置进行AD转换，转换结果都放在数据寄存器里。为了防止数据被覆盖，就需要用DMA及时将数据挪走。7个通道转化完成之后，产生EOC信号，转换结束。

4、连续转换，扫描模式

就是在单次转换，扫描模式的基础上，一次转换完之后，立刻开始下一轮的转换。

数据对齐

STM32F103C8T6这个ADC是12位的，它的转换结果就是一个12位的数据，但是数据寄存器是16位的，所以就存在一个数据对齐的问题。

数据右对齐：12位的数据向右靠，高位多出来的几位就补0

数据左对齐：低位多出来的几位补0

我们一般使用的是右对齐，这样读取的16位寄存器，直接就是转换结果。如果是左对齐的话，结果比实际结果大，左移4位，相当于把结果乘16了。

转换时间

校准

示例工程

1、AD单通道实现

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数：AD初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void 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_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0引脚初始化为模拟输入/*规则组通道配置*/ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);		//规则组序列1的位置，配置为通道0/*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：无* 返 回 值：AD转换的值，范围：0~4095*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{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
}

#ifndef __AD_H
#define __AD_Hvoid AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(void);#endif

#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}
}

2、AD多通道实现

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数：AD初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void 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 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0、PA1、PA2和PA3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
}

#ifndef __AD_H
#define __AD_Hvoid AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel);#endif

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3;	//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:");OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");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1AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2);		//单次启动ADC，转换通道2AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3);		//单次启动ADC，转换通道3OLED_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AD1OLED_ShowNum(3, 5, AD2, 4);				//显示通道2的转换结果AD2OLED_ShowNum(4, 5, AD3, 4);				//显示通道3的转换结果AD3Delay_ms(100);			//延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间}
}