【STM32】ADC模拟数字转换（规则组单通道）

本篇博客重点在于标准库函数的理解与使用，搭建一个框架便于快速开发 

目录

 ADC简介

ADC时钟配置

引脚模拟输入模式

规则组通道选择

ADC初始化 

工作模式

数据对齐

 触发转换方式

连续与单次转换模式

扫描模式

组内的通道个数

ADC初始化框架

ADC上电

ADC校验

 获取转换数据

 ADC规则组单通道框架

 AD.h

 AD.c

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 ADC简介

• 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

STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

ADC时钟配置

就是配置上图的RCC时钟部分，为ADC提供时钟（CLOCKk）信号

已知ADC都在APB2总线（如图）

再由RCC时钟树，需要使能APB2外设的ADC时钟。ADCCLK最大为14MHz，可选6分频或8分频，分别提供最大12MHz和9MHz的时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);//ADC1外设时钟使能
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz

引脚模拟输入模式

 内部通道

温度传感器和通道ADC1_IN16相连接

内部参照电压VREFINT和ADC1_IN17相连接

注意： 温度传感器和VREFINT只能出现在主ADC1中

外部通道

选择模拟输入模式，外部的模拟信号直接作为ADCx的INy(y=0~15）

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

GPIO初始化

STM32F103C8T6的PA0默认复用为ADC1_IN0

GPIO的其它参数的理解可以阅读下方博客，这里不再赘述。

【STM32】GPIO和AFIO标准库使用框架-CSDN博客

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  //ADC1的通道0GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

规则组通道选择

在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。

先学习规则组通道转换，1个组里可以有0~16个通道的任意排列组合

例如，可以如下顺序完成转换

构成转换的规则组

转换的序号	通道号（ADCxINy）
1	通道3
2	通道8
3	通道2
4	通道 2
5	通道0
6	通道2
7	通道2
8	通道15

 每一个规则组里的通道可以单独配置组里的序号，所以单独配置几个序号就调用几个通道配置函数

参数解释

ADCx	x 可以是 选择哪一个ADC 外设
ADC_Channel	被设置的 ADC 通道
Rank	规则组采样顺序
ADC_SampleTime	指定 ADC 通道的采样时间值

ADC转换需要时间，在这里可以设置每个序号对应的通道以不同的时间采样

//配置放在规则组序列1里的通道ADC1_IN0及采样时间55.5个ADC采样周期
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

ADC初始化 

工作模式

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

数据对齐

转换结果为12位，转换完成后存放在16位数据寄存器中，需要选择数据左对齐还是右对齐

只有一个数据寄存器，转换后的结果会被覆盖，要及时取走

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐

 触发转换方式

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

连续与单次转换模式

连续转换模式

 连续模式使能条件下， 连续模式开启，只需要触发一次，就可不停的转换，这时，不需要查看转换完成标志位，直接读取数据寄存器即可得到数据。

单次转换模式

执行一次转换后ADC停止，需要重新发出触发信号，再次启动转换。

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//单次转换模式

来自参考手册：

 ● 规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规 则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]位中。

● 注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入 组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]位中。

如果ADC_SQRx或ADC_JSQR寄存器在转换期间被更改，当前的转换被清除，一个新的启动脉冲将发送到ADC以转换新选择的组。

规则组序列一有1个通道，并且配置为连续转换模式时，不建议更改序列1位置的通道号。不建议这时通过更改序列1的通道号来实现多个ADCx通道转换

扫描模式

非扫描模式只转换组内的序列一位置的通道，扫描模式会从序列一的通道依次转换到指定的序列号的通道，组内最后一个转换完成置EOC标志位

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

组内的通道个数

非扫描模式时，通道数为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;

ADC初始化框架

	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

单个ADC框图 

ADC上电

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1，ADC开始运行

ADC校验

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。在 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。 通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结束，CAL位被硬件复位，可以开始正 常转换。建议在上电时执行一次ADC校准。校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR中。

注意：

1 建议在每次上电后执行一次校准。

2 启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)超过至少两个ADC时钟周期

直接调用即可 

	ADC_ResetCalibration(ADC1);while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

 获取转换数据

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
}

​​​​​​​​​​​​​​ ADC规则组单通道框架

 AD.h

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

 AD.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid AD_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHzGPIO_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);/*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转换的通道如果要设置序列1为固定的通道在这里调用一次就可，AD_GetValue（）中的通道配置应删除	*///ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;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;//数据右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//不用硬件触发，软件触发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);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1，ADC开始运行ADC_ResetCalibration(ADC1);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* 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
}