【STM32】ADC详解

00. 目录

01. ADC简介

12 位 ADC 是逐次趋近型模数转换器。它具有多达 19 个复用通道，可测量来自 16 个外部源、两个内部源和 V BAT 通道的信号。这些通道的 A/D 转换可在单次、连续、扫描或不连续采样模式下进行。ADC 的结果存储在一个左对齐或右对齐的 16 位数据寄存器中。ADC 具有模拟看门狗特性，允许应用检测输入电压是否超过了用户自定义的阈值上限或下限。

02. 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

注意： V REF— 如果可用（取决于封装），则必须将其连接到 V SSA 。

03. ADC功能说明

框图

04. ADC开关控制

可通过将 ADC_CR2 寄存器中的 ADON 位置 1 来为 ADC 供电。首次将 ADON 位置 1 时，会将 ADC 从掉电模式中唤醒。

SWSTART 或 JSWSTART 位置 1 时，启动 AD 转换。

可通过将 ADON 位清零来停止转换并使 ADC 进入掉电模式。在此模式下，ADC 几乎不耗电（只有几 μA）

05. ADC时钟

ADC 具有两个时钟方案：
● 用于模拟电路的时钟：ADCCLK，所有 ADC 共用
此时钟来自于经可编程预分频器分频的 APB2 时钟，该预分频器允许 ADC 在 f PCLK2 /2、/4、/6 或 /8 下工作。有关 ADCCLK 的最大值，请参见数据手册。
● 用于数字接口的时钟（用于寄存器读/写访问）
此时钟等效于 APB2 时钟。可以通过 RCC APB2 外设时钟使能寄存器 (RCC_APB2ENR)分别为每个 ADC 使能/禁止数字接口时钟。

06. 通道选择

有 16 条复用通道。可以将转换分为两组：规则转换和注入转换。每个组包含一个转换序列，该序列可按任意顺序在任意通道上完成。例如，可按以下顺序对序列进行转换：ADC_IN3、ADC_IN8、ADC_IN2、ADC_IN2、ADC_IN0、ADC_IN2、ADC_IN2、ADC_IN15。

● 一个 规则转换组最多由 16 个转换构成。必须在 ADC_SQRx 寄存器中选择转换序列的规则通道及其顺序。规则转换组中的转换总数必须写入 ADC_SQR1 寄存器中的 L[3:0] 位。
● 一个 注入转换组最多由 4 个转换构成。必须在 ADC_JSQR 寄存器中选择转换序列的注入通道及其顺序。注入转换组中的转换总数必须写入 ADC_JSQR 寄存器中的 L[1:0] 位

如果在转换期间修改 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 寄存器，将复位当前转换并向 ADC 发送一个新的启动脉冲，以转换新选择的组。

温度传感器、V REFINT 和 V BAT 内部通道

● 对于 STM32F40x 和 STM32F41x 器件，温度传感器内部连接到通道 ADC1_IN16。内部参考电压 VREFINT 连接到 ADC1_IN17。
● 对于 STM23F42x 和 STM32F43x 器件，温度传感器内部连接到与 VBAT 共用的通道ADC1_IN18。一次只能选择一个转换（温度传感器或 VBAT）。同时设置了温度传感器和 VBAT 转换时，将只进行 VBAT 转换。

内部参考电压 VREFINT 连接到 ADC1_IN17。
V BAT 通道连接到通道 ADC1_IN18。该通道也可转换为注入通道或规则通道。
注意： 温度传感器、 V REFINT 和 V BAT 通道只在主 ADC1 外设上可用。

07. 转换模式

单次转换模式

在单次转换模式下，ADC 执行一次转换。CONT 位为 0 时，可通过以下方式启动此模式：
● 将 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTART 位置 1（仅适用于规则通道）
● 将 JSWSTART 位置 1（适用于注入通道）
● 外部触发（适用于规则通道或注入通道）

完成所选通道的转换之后：
● 如果转换了规则通道：
— 转换数据存储在 16 位 ADC_DR 寄存器中
— EOC（转换结束）标志置 1
— EOCIE 位置 1 时将产生中断
● 如果转换了注入通道：
— 转换数据存储在 16 位 ADC_JDR1 寄存器中
— JEOC（注入转换结束）标志置 1
— JEOCIE 位置 1 时将产生中断
然后，ADC 停止。

连续转换模式

在连续转换模式下，ADC 结束一个转换后立即启动一个新的转换。CONT 位为 1 时，可通过外部触发或将 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTRT 位置 1 来启动此模式（仅适用于规则通道）。

每次转换之后：
● 如果转换了规则通道组：
— 上次转换的数据存储在 16 位 ADC_DR 寄存器中
— EOC（转换结束）标志置 1
— EOCIE 位置 1 时将产生中断

温馨提示

无法连续转换注入通道。连续模式下唯一的例外情况是，注入通道配置为在规则通道之后自动转换（使用 JAUTO 位），请参见自动注入一节

08. 时序图

09. 扫描模式

此模式用于扫描一组模拟通道。
通过将 ADC_CR1 寄存器中的 SCAN 位置 1 来选择扫描模式。将此位置 1 后，ADC 会扫描在 ADC_SQRx 寄存器（对于规则通道）或 ADC_JSQR 寄存器（对于注入通道）中选择的所有通道。为组中的每个通道都执行一次转换。每次转换结束后，会自动转换该组中的下一个通道。如果将 CONT 位置 1，规则通道转换不会在组中最后一个所选通道处停止，而是再次从第一个所选通道继续转换。

如果将 DMA 位置 1，则在每次规则通道转换之后，均使用直接存储器访问 (DMA) 控制器将转换自规则通道组的数据（存储在 ADC_DR 寄存器中）传输到 SRAM。

在以下情况下，ADC_SR 寄存器中的 EOC 位置 1：
● 如果 EOCS 位清零，在每个规则组序列转换结束时
● 如果 EOCS 位置 1，在每个规则通道转换结束时
从注入通道转换的数据始终存储在 ADC_JDRx 寄存器中。

10. 数据对齐

ADC_CR2 寄存器中的 ALIGN 位用于选择转换后存储的数据的对齐方式。可选择左对齐和右对齐两种方式，如 图 38 和 图 39 所示

注入通道组的转换数据将减去 ADC_JOFRx 寄存器中写入的用户自定义偏移量，因此结果可以是一个负值。SEXT 位表示扩展的符号值。

对于规则组中的通道，不会减去任何偏移量，因此只有十二个位有效。

11. 寄存器

11.1ADC 状态寄存器 (ADC_SR)

ADC status register
偏移地址：0x00
复位值：0x0000 0000

11.2 ADC 控制寄存器 1 (ADC_CR1)

ADC control register 1
偏移地址：0x04
复位值：0x0000 0000

11.3 ADC 控制寄存器 2 (ADC_CR2)

ADC control register 2
偏移地址：0x08
复位值：0x0000 0000

11.4 ADC 采样时间寄存器 1 (ADC_SMPR1)

ADC sample time register 1
偏移地址：0x0C
复位值：0x0000 0000

11.5 ADC 采样时间寄存器 2 (ADC_SMPR2)

ADC sample time register 2
偏移地址：0x10
复位值：0x0000 0000

11.6 ADC 注入通道数据偏移寄存器 X (ADC_JOFRx)(x=1…4)

ADC injected channel data offset register x
偏移地址：0x14-0x20
复位值：0x0000 0000

11.7 ADC 看门狗高阈值寄存器 (ADC_HTR)

ADC watchdog higher threshold register
偏移地址：0x24
复位值：0x0000 0FFF

11.8 ADC 看门狗低阈值寄存器 (ADC_LTR)

ADC watchdog lower threshold register
偏移地址：0x28
复位值：0x0000 0000

11.9 ADC 规则序列寄存器 1 (ADC_SQR1)

ADC regular sequence register 1
偏移地址：0x2C
复位值：0x0000 0000

11.10 ADC 规则序列寄存器 2 (ADC_SQR2)

ADC regular sequence register 2
偏移地址：0x30
复位值：0x0000 0000

11.11 ADC 规则序列寄存器 3 (ADC_SQR3)

ADC regular sequence register 3
偏移地址：0x34
复位值：0x0000 0000

11.12 ADC 注入序列寄存器 (ADC_JSQR)

ADC injected sequence register
偏移地址：0x38
复位值：0x0000 0000

11.13 ADC 注入数据寄存器 x (ADC_JDRx) (x= 1…4)

ADC injected data register x
偏移地址：0x3C - 0x48
复位值：0x0000 0000

11.14 ADC 规则数据寄存器 (ADC_DR)

ADC regular data register
偏移地址：0x4C
复位值：0x0000 0000

11.15 ADC 通用状态寄存器 (ADC_CSR)

ADC Common status register
偏移地址：0x00（该偏移地址与 ADC1 基地址 + 0x300 相关）
复位值：0x0000 0000
该寄存器可提供不同 ADC 的状态位图像。但是，它为只读形式且不允许将不同的状态位清零。必须在对应的 ADC_SR 寄存器中将其写为 0，才能将各个状态位清零。

11.16 ADC 通用控制寄存器 (ADC_CCR)

ADC common control register
偏移地址：0x04（该偏移地址与 ADC1 基地址 + 0x300 相关）
复位值：0x0000 0000

11.17 适用于双重和三重模式的 ADC 通用规则数据寄存器（ADC_CDR)

ADC common regular data register for dual and triple modes
偏移地址：0x08（该偏移地址与 ADC1 基地址 + 0x300 相关）
复位值：0x0000 0000

12. 附录

12.1 【STM32】STM32系列教程汇总

网址：【STM32】STM32系列教程汇总

13. 声明

STM32F4xx英文参考手册