stm32笔记7 - ADC

一、stm32f4 ADC基本介绍

1. stm32F4 ADC主要特性

● 可配置 12 位、10 位、8 位或 6 位分辨率
● 在转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断
● 单次和连续转换模式
● 用于自动将通道 0 转换为通道“n”的扫描模式
● 数据对齐以保持内置数据一致性
● 可独立设置各通道采样时间
● 外部触发器选项，可为规则转换和注入转换配置极性
● 不连续采样模式
● 双重/三重模式（具有 2 个或更多 ADC 的器件提供）
● 双重/三重 ADC 模式下可配置的 DMA 数据存储
● 双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟
● ADC 转换类型（参见数据手册）
● ADC 电源要求：全速运行时为 2.4 V 到 3.6 V，慢速运行时为 1.8 V
● ADC 输入范围：V_REF- ≤ V_IN ≤ V_REF+
● 规则通道转换期间可产生 DMA 请求
注： V_REF- 如果可用（取决于封装），则必须将其连接到 V_SSA 。

2. 单个ADC框图

3. ADC通道和引脚对应关系

  从上图可以看出，stm32F4系列有三个ADC控制器（ADC1 / ADC2 / ADC3），每个控制器最多能控制16个通道，三个控制器一共支持24个通道（ADC1和ADC2的16个通道相同，ADC3红色标记的8个通道，16+8=24）.
注：其中144脚芯片因为带PF脚，所以多8个通道，为24个外部通道。小于144脚芯片只有16个外部通道。

4. ADC引脚

  一般情况下，芯片VDD电压为3.3V，VSS接地，所以相对来说VDDA也为3.3V，VSSA也接地，模拟信号输入（ADCx_IN）不超过VDD3.3V.

二、stm32 ADC基本概念

1. 通道组

  16条复用通道将转换分为两组：规则转换和注入转换。每个组包含一个转换序列(RANK)，
  该序列可按任意顺序在任意通道上完成。
① 规则通道组：
  相当正常运行的程序。最多16个通道。
  规则通道和它的转换顺序在 ADC_SQRx 寄存器中选择，规则
组转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]中
② 注入通道组：
  相当于中断。最多4个通道。
  注入组和它的转换顺序在 ADC_JSQR 寄存器中选择。注入组
里转化的总数应写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]中

2. ADC时钟

  一般常用第一种时钟方案，但ADC的采样频率不能设置太高，否则会不准，STM32F4 ADC时钟是设为最大32MHz 、STM32F1 最大为 14MHz。
  因此，F1如果按照默认设置PCLK2为72MHz，则ADC时钟应为6分频或者8分频，F4如果按照默认设置PCLK2为84MHz，则ADC时钟应起码为4分频。
  ADC时钟通过 时钟配置寄存器(RCC_CFGR) 配置。

3. 采样时间

4. 单次/连续转换模式

5. 扫描模式

三、ADC编程相关库函数

1. 初始化结构体

ADC中有两个初始化函数需要到初始化结构体，分别为

• void ADC_CommonInit(ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStruct)*
  这些参数用来配置ADC_CCR寄存器的相关参数
• void ADC_Init(ADC_TypeDef ADCx, ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct)**

 typedef struct 
{
  uint32_t ADC_Mode;                      /*!< 多重ADC模式选择 ADC_Mode_Independent @ref ADC_Common_mode */                                              
  uint32_t ADC_Prescaler;                 /*!< ADC预分频(分频系数) ADC_Prescaler_Div4 @ref ADC_Prescaler */
  uint32_t ADC_DMAAccessMode;             /*!<  DMA访问模式(是否使用DMA) ADC_DMAAccessMode_Disabled @ref ADC_Direct_memory_access_mode_for_multi_mode */
  uint32_t ADC_TwoSamplingDelay;          /*!< 采样周期 （两个采样阶段之间延时）ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles 
                                               @ref ADC_delay_between_2_sampling_phases */
}ADC_CommonInitTypeDef;

 typedef struct
{
  uint32_t ADC_Resolution;                /*!< 分辨率 ADC_Resolution_12b @ref ADC_resolution */                                   
  FunctionalState ADC_ScanConvMode;       /*!< 选择单通道还是多通道 set to ENABLE or DISABLE 是否使用扫描模式，对应ADC_CR1位8：SCAN位 */ 
  FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; /*!< 选择是否连续转换 set to ENABLE or DISABLE.单次转换OR连续转换，对应ADC_CR2的位1：CONT */
  uint32_t ADC_ExternalTrigConvEdge;      /*!< 选择外部触发方式 ，对应ADC_CR2的位29:28，EXTEN，ADC_ExternalTrigConvEdge_None 
                                               @ref ADC_external_trigger_edge_for_regular_channels_conversion */
  uint32_t ADC_ExternalTrigConv;          /*!< 选择触发事件 ，对应ADC_CR2的位[19:17] ：EXTSEL[2:0]，ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1 
                                               @ref ADC_extrenal_trigger_sources_for_regular_channels_conversion */
  uint32_t ADC_DataAlign;                 /*!< 数据对齐方式 （左对齐/右对齐），对应ADC_CR2的位11：ALIGN，ADC_DataAlign_Right @ref ADC_data_align */
  uint8_t  ADC_NbrOfConversion;           /*!< 规则通道序列长度，对应ADC_SQR1的位[23:20]： L[3:0]
                                               This parameter must range from 1 to 16. */
}ADC_InitTypeDef;

四、ADC编程流程

以ADC1的通道5为例（PA5）

// 1. 开启PA口时钟和ADC1时钟，设置PA1为模拟输入。
	RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);  
	GPIO_Init(...);      
     
// 2. 复位ADC1，同时设置ADC1分频因子。
     ADC_DeInit();
     
// 3. 初始化ADC_CCR寄存器。
     ADC_CommonInit(...);
    
// 4. 初始化ADC1参数，设置ADC1的工作模式以及规则序列的相关信息。
     ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)；
     
// 5. 使能ADC
     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
     	
// 6. 配置规则通道参数，提高采样时间可以提高精确度
     ADC_RegularChannelConfig();
     
// 7. 使能指定的ADC1的软件转换启动功能
     ADC_SoftwareStartConv(ADC1);

// 8. 等待转换完成，读取ADC值。
     ADC_GetConversionValue(ADC1);

注：

• ADC_DeInit() 等效于RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC, ENABLE) ；
  RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC, DISABLE);
  可参考固件库函数。
• 步骤的前5步是ADC初始化（准备阶段），步骤6-8为ADC的实现（工作阶段）
• 如下为采集一次的例程：

/* 
* 获得ADC值
* ch: @ref ADC_channels 
* 通道值 0~16取值范围为：ADC_Channel_0~ADC_Channel_16
* 返回值:转换结果
*/
u16 Get_ADC_Value(u8 ch)   
{
	/* 设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间 */
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );	//ADC1,ADC通道,480个周期,提高采样时间可以提高精确度
	ADC_SoftwareStartConv(ADC1);		            //使能指定的ADC1的软件转换启动功能 
	while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); //等待转换结束
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);	        //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}