ADC

a/d转换器或adc,           analog to digital converter

1.0 简述

A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，

因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。

在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

种类   并联比较型ADC：优点转换速度快，缺点是成本高、功耗大，所以这种ADC适用于要求高速、低分辩率的场合

           逐次逼近型ADC： 并联比较型ADC的转换速度慢，比双分积型ADC要快得多，属于中速ADC器件， 

                                        另外位数多时，它需用的元器件比并联比较型少得多，所以它是集成ADC中，应用较广的一种  

            双积分型ADC：双积分型ADC优点是抗干扰能力强；稳定性好；可实现高精度模数转换。主要缺点是转换速度低，

                                     因此这种转换器大多应用于要求精度较高而转换速度要求不高的仪器仪表中，例如用于多位高精度数字直 流电压表中 。

2.0 初始化配置 

 ADC本身设置：     采样时间    采样频率      ADC使用的频率（分频因子）

        扫描方式：       外部启动扫描              连续扫描             设置几个IO口，硬件自动切换扫描

STM32F1

ADC 配置：

1.使能GPIO时钟和ADC时钟 
2.配置引脚模式为模拟输入 
3.配置ADC的分频因子 
4.初始化ADC参数，ADC_InitTypeDef 
5.使能ADC 
6.执行ADC校准 
7.设置ADC软件启动 
8.读取ADC转换值 
9.设置ADC规则，采样时间等 
10.使能ADC的软件转换 
11.读取ADC转换结果

ADC配置：

（0）配置ADC的GPIO为模拟输入；
（1）使能HSI时钟，要等待HSI时钟开启；
（2）使能ADC时钟；
（3）配置ADC相关参数（转换精度，转换模式，字节对齐）；
（4）配置ADC通道和采样时钟；
（5）配置ADC采样频率（预分频参数）；
（6）配置ADC中断向量相关参数；
（7）开启ADC的EOC中断；
（8）给ADC上电，并检测ADC是否准备好；
（9）软件开启ADC;

3.0 ADC检测有三种方式   ：  查询方式            DMA方式             中断方式

    查询方式

u16 ADC_value(u8 time)
{
    u8 i = 0;
    u16 value;

    for(i = 0; i < time; i++)
    {
        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC的软件转换

        while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) != SET);

        value += ADC_GetConversionValue(ADC1); //读取ADC转换结果
    }

    return value/time;
}

typedef struct
{
    uint32_t ADC_Mode; //双模式选择
    FunctionalState ADC_ScanConvMode; //扫描模式 
    FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; //连续转换
    uint32_t ADC_ExternalTrigConv;  //注入通道的外部触发转换模式
    uint32_t ADC_DataAlign; //数据对齐
    uint8_t ADC_NbrOfChannel; //规则通道序列长度
}ADC_InitTypeDef;

void ADC_init()
{
    GPIO_InitTypeDef gpio = 
    {
        GPIO_Pin_1,
        GPIO_Speed_50MHz,
        GPIO_Mode_AIN //模拟输入
    };

    ADC_InitTypeDef adc =
    {
        ADC_Mode_Independent, //独立模式
        DISABLE, //关闭扫描模式
        DISABLE, //单次转换模式
        ADC_ExternalTrigConv_None, //不用外部事件启动转换
        ADC_DataAlign_Right, //右对齐
        1, //通道数目1
    };

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //使能GPIO时钟和ADC时钟

    GPIO_Init(GPIOA, &gpio); //配置引脚模式

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //配置ADC的分频因子 72/6=12（通常）

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //设置ADC规则，采样周期

    ADC_Init(ADC1, &adc); //初始化ADC参数

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC

    ADC_ResetCalibration(ADC1); //执行ADC复位校准
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET); //等待校准完成

    ADC_StartCalibration(ADC1); //执行ADC校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //ADC软件启动
}

int main(void)
{
    ADC_init();

    while(1)
    {
        adc = ADC_value(15); //15次平均值
        printf("ADC_value is %d.\n", adc);
        printf("vol is %.3fV.\n", adc * (3.3 / 4096)); //电压值
        delay_ms(500);
        led1 = ~led1;
    }
}

电压计算  vol = ADC * (3.3 / 4096);              ADC的参考电压VREF+为3.3V。ADC为12位转换精度， 2^12为4096

 

DMA方式 
ADC_DMACmd开启DMA，在ADC初始化之后 
ADC_RegularChannelConfig通道配置，在ADC初始化之后 
DMA_MemoryInc要设置为DMA_MemoryInc_Enable，存储器地址递增

DMA_BufferSize大小，是定义DMA_MemoryBaseAddr内存的大小。根据DMA_MemoryDataSize存储器数据宽度，HalfWord占16bit

 

 

#define CHANNEL_NUM 4

volatile u16 AD_Bufer[4];
volatile u8 adc1_ok;

//多通道配置。4路输入
void ADC_init()
{
    ...

    ADC_InitTypeDef adc =
    {
        ADC_Mode_Independent, //独立模式
        ENABLE, //开启扫描模式
        ENABLE, //开启连续转换模式
        ADC_ExternalTrigConv_None, //不用外部事件启动转换
        ADC_DataAlign_Right, //右对齐
        CHANNEL_NUM, //通道数目4
    };

    ADC_Init(ADC1, &adc);

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);

    DMA_adc_init(ADC1, (u32)AD_Bufer, CHANNEL_NUM);

    ...
}

void DMA_adc_init(ADC_TypeDef *ADCx, u32 mem_addr, u32 size)
{
   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能DMA控制器时钟

   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADCx->DR; //外设地址
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = mem_addr; //内存地址
   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = size; //4个缓存大小
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循环模式
   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
   DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
   DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);

   DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA1_IT_TC1, ENABLE); //开启中断

   DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);

   ADC_DMACmd(ADCx, ENABLE); //开启ADC1 DMA采集
}

void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
    if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1) != RESET)
    {
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1);
        adc1_ok = 1;
    }
}

int main(void)
{
    ADC_init();

    while(1)
    {
        if(adc1_ok == 1)
        {
            v0 = AD_Bufer[0];
            v1 = AD_Bufer[1];
            v2 = AD_Bufer[2];
            v3 = AD_Bufer[3];

            printf("v0 is %.3fV.\n", v0 * (3.3 / 4096)); //电压值
            printf("v1 is %.3fV.\n", v1 * (3.3 / 4096));
            printf("v2 is %.3fV.\n", v2 * (3.3 / 4096));
            printf("v3 is %.3fV.\n", v3 * (3.3 / 4096));

            led1 = ~led1;
            adc1_ok = 0;
        }

        delay_ms(500);
    }
}

中断方式

  ADC中断函数的处理：
                                （1）判断EOC(End of conversion)标志位，因为在ADC配置中开启的是EOC中断；
                                （2）对EOC清零；
                                （3）对转换数值处理；
                                （4）再次给ADC上电；
                                （5）检测ADONS标志位，等待ADC准备好；
                                （6）开启软件打开方式转换；  

引用：https://blog.csdn.net/zhangxuechao_/article/details/77151366