STM32-ADC模数转换

一、概述

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（系列最多）和2个内部信号源
• 规则组和注入组两个转换单元。规则组用于常规事件，注入组用于突发事件
• 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
• AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

1、ADC结构

以ADC0809芯片为例，通过地址锁存器进行控制通道选择开关，ADDA、B、C端的电平为000时，IN0通道选通；001，IN1通道选通，以此类推。ADC比较器是由时钟进行推进的。

 逐次逼近型ADC工作原理：

首先，控制逻辑电路使N位寄存器最高位(Dn-1)置1,其余清零。经D/A转换后得到大小为VREF的模拟电压VN。将VN和Vx比较，若Vx>=VN,则保留Dn-1=1;若Vx<VN,则保留Dn-1=0;随后控制逻辑电路使N位寄存器次高位Dn-2置1，经D/A转换后再与Vx比较确定次高位的值，其余位类推，转换完成后，由锁存缓冲器进行输出。

EOC是控制逻辑电路发出转换结束信号。

2、STM32中ADC框图

如下图：

注入通道组：最多可以选择4个通道。

规则通道组：最多可以同时选择16个通道，但每次只能由一个通道进行转换，因为规则通道数据寄存器只有1个。

开始转换触发可以由软件调用库函数进行启动，也可以由硬件资源进行器启动，利用主模式触发。

ADCCLK时钟频率最大为14MHZ。

3、ADC转换流程结构

4、转化模式

• 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

可以选择多个通道数目，一组转换完之后，发出转换结束信号EOC

• 连续转换，扫描模式 

5、数据对齐

6、触发控制

7、转换时间

STM32 ADC的总转换时间为：     TCONV = 采样时间 + 12.5个ADC周期

转换结束后，EOC会有硬件置1

8、校准

 二、ADC单或多通道代码

AD.c：

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid AD_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //用RCC配置ADCCLK推动比较器//GPIO初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN ;         //模拟输入，ADC专用通道GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化ADC,配置数据格式，模式ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent ;       //独立ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right  ;  //数据右对齐ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None ;  //不用外部触发源,用软件触发ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;              //单个通道ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;        //非扫描ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;  //非连续ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);//启动ADCADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//校准//初始化校准寄存器ADC_ResetCalibration(ADC1);while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);  //开始校准，为0校准结束//开始进行校准ADC_StartCalibration(ADC1);while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
}uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组通道配置ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);       //软件触发转换while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);  //等待转换结束return ADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回转换值
}

AD.h:

#ifndef _AD_H
#define _AD_Hvoid AD_Init(void);uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel);#endif

main.c：

#include  "stm32f10x.h"                  // Device header
#include  "OLED.h"
#include  "delay.h"
#include  "AD.h"uint16_t AD1,AD2,AD3;//float Voltage;int main(void)
{OLED_Init();AD_Init();OLED_ShowString(1,1,"AD1:");OLED_ShowString(2,1,"AD2:");//OLED_ShowString(3,1,"AD3:");//OLED_ShowString(2,1,"Voltage:0.00V");while(1) {AD1=AD_GetValue(ADC_Channel_0);AD2=AD_GetValue(ADC_Channel_1);//AD3=AD_GetValue(ADC_Channel_2);OLED_ShowNum(1,5,AD1,4);OLED_ShowNum(2,5,AD2,4);//OLED_ShowNum(3,5,AD3,4);}}