ADC模数转换器（基于STM32F407）

简介

Analog-to-digital converters（模拟数字转换器），我的STM32F407中内置3个ADC，每个 ADC 有 12 位、10 位、8 位和 6 位可选，ADC 具有独立模式、双重模式和三重模式，对于不同 AD 转换要求几乎都有合适的模式可选。

特性

• 分辨率有 12 位、10 位、8 位和 6 位可选
• 有3个ADC、但多重模式中ADC1一定为主
• 单次和连续转换模式
• 外部触发器选项，可为规则转换和注入转换配置极性
• 可使用双重/三重ADC模式
• 可独立设置各通道采样时间
• 可使用DMA或者中断采集数据

通道选择（规则与注入通道的区别）

这个是我比较疑惑的点，就收集了一些资料总结下

• 规则通道：顾名思意，规则通道就是很规矩的意思，我们平时一般使用的就是这个通道，或者应该说我们用到的都是这个通道，没有什么特别要注意的可讲。规则通道最多有16路
• 注入通道：注入，可以理解为插入，插队的意思，是一种不安分的通道。它是一种在规则通道转换的时候强行插入要转换的一种通道。如果在规则通道转换过程中，有注入通道插队，那么就要先转换完注入通道，等注入通道转换完成后，再回到规则通道的转换流程。这点跟中断程序很像，都是不安分的主。所以，注入通道只有在规则通道存在时才会出现，注入通道最多有4路
  

ADC对应的引脚和DMA通道选择

采样转换时间

采样时间长短是基于分辨率决定的，采样时间是3个时钟周期再加上分辨率的周期得出转换时间

数据寄存器

独立模式的数据存储在ADC 规则数据寄存器 (ADC_DR)，低16位有效，数据可以选择左对齐或者右对齐

双重和三重ADC模式数据存储在适用于双重和三重模式的 ADC 通用规则数据寄存器（ADC_CDR)，32位有效

ADC_CDR偏移量

计算过程：0x40012000（基地址） + 0x300（相关偏移） +0x08（偏移量） = 0x40012308

独立模式单通道代码

1. 初始化配置 ADC 目标引脚为模拟输入模式；
2. 使能 ADC 时钟；
3. 配置通用 ADC 为独立模式，采样 4 分频；
4. 设置目标 ADC 为 12 位分辨率，1 通道的连续转换，不需要外部触发；
5. 设置 ADC 转换通道顺序及采样时间；
6. 配置使能 ADC 转换完成中断，在中断内读取转换完数据；
7. 启动 ADC 转换；
8. 使能软件触发 ADC 转换。
   ADC 转换结果数据使用中断方式读取，这里没有使用 DMA 进行数据传输

中断方式

startup_stm32f40xx.s 中断函数名

DCD     ADC_IRQHandler                    ; ADC1, ADC2 and ADC3s  

中断函数

extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue;

// ADC 转换完成中断服务程序
void ADC_IRQHandler(void)
{
    //检查状态寄存器  EOC(end of complete)
	if(ADC_GetITStatus(RHEOSTAT_ADC,ADC_IT_EOC)==SET)
	{
        // 读取ADC的转换值
		ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(RHEOSTAT_ADC);

	}
	//清空状态寄存器
	ADC_ClearITPendingBit(RHEOSTAT_ADC,ADC_IT_EOC);

}	

adc.c

#include "./adc/bsp_adc.h"

static void Rheostat_ADC_GPIO_Config(void)
{
		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	// 使能 GPIO 时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK, ENABLE);
		
	// 配置 IO
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	    
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; //不上拉不下拉
	GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);		
}

static void Rheostat_ADC_Mode_Config(void)
{
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
	
  // 开启ADC时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_CLK , ENABLE);

  // -------------------ADC Common 结构体 参数 初始化------------------------
	// 独立ADC模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  // 时钟为fpclk x分频	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
  // 禁止DMA直接访问模式	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
  // 采样时间间隔	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
	
  // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
	ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
  // ADC 分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  // 禁止扫描模式，多通道采集才需要	
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 
  // 连续转换	
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
  //禁止外部边沿触发
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  //外部触发通道，本例子使用软件触发，此值随便赋值即可
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
  //数据右对齐	
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  //转换通道 1个
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;                                    
  ADC_Init(RHEOSTAT_ADC, &ADC_InitStructure);
  //---------------------------------------------------------------------------
	
  // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_56Cycles);
	// ADC 转换结束产生中断，在中断服务程序中读取转换值
	

	ADC_ITConfig(RHEOSTAT_ADC, ADC_IT_EOC, ENABLE);
  // 使能ADC
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);  
  //开始adc转换，软件触发
  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC);
}

// 配置中断优先级
static void Rheostat_ADC_NVIC_Config(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
	
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = Rheostat_ADC_IRQ;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


void Rheostat_Init(void)
{
	Rheostat_ADC_GPIO_Config();
	Rheostat_ADC_Mode_Config();
	Rheostat_ADC_NVIC_Config();
}

DMA方式

```c

`#include "stm32f4xx.h"
#include "./adc/bsp_adc.h"

//定义转换完成存储的变量
__IO uint16_t ADC_ConvertedValue;


static void ADC_GPIO_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
		
	// 使能 GPIO 时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	//模拟输入模式（GPIO_Mode_AIN）关闭了TTL肖基特触发器，不接上、下拉电阻，经由另一线路把电压信号传送到片上外设模块。\
		如传送至ADC模块，由ADC采集电压信号。所以使用ADC外设的时候，必须设置为模拟输入模式。		 \
		在模拟输入模式下，输出缓冲器被禁止，读取输入数据寄存器为0。 													 \
		补充：类似地，当GPIO引脚用于DAC作为模拟电压输出通道时，此时作为“模拟输出”功能，				 \
		DAC的模拟信号输出就不经过双MOS管结构，而是直接输出到引脚。
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
	GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);		
	
}

static void ADC_Mode_Config(void)
{
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
	
	// 开启ADC时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_CLK , ENABLE);
  // -------------------ADC Common 结构体 参数 初始化------------------------
	// 独立ADC模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  // 时钟为fpclk x分频	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
  // 禁止DMA直接访问模式	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
  // 采样时间间隔	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
	
  // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
	ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
  // ADC 分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  // 禁止扫描模式，多通道采集才需要	
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 
  // 连续转换	
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
  //禁止外部边沿触发
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  //外部触发通道，本例子使用软件触发，此值随便赋值即可
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
  //数据右对齐	
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  //转换通道 1个
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;                                    
  ADC_Init(RHEOSTAT_ADC, &ADC_InitStructure);
  //---------------------------------------------------------------------------
	
  // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_56Cycles);
	
	// 使能DMA请求 after last transfer (Single-ADC mode)
  ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
  // 使能ADC DMA
  ADC_DMACmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
	
	// 使能ADC
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);  
  //开始adc转换，软件触发
  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC);
}
	

static void ADC_DMA_Config(void)
{
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	// ------------------DMA Init 结构体参数 初始化--------------------------
  // ADC1使用DMA2，数据流0，通道0，这个是手册固定死的
  // 开启DMA时钟
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK, ENABLE); 
	// 外设基址为：ADC 数据寄存器地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = RHEOSTAT_ADC_DR_ADDR;	
  // 存储器地址，实际上就是一个内部SRAM的变量	
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue;  
  // 数据传输方向为外设到存储器	
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;	
	// 缓冲区大小为，指一次传输的数据量
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1;	
	// 外设寄存器只有一个，地址不用递增
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  // 存储器地址固定
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; 
  // // 外设数据大小为半字，即两个字节 
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; 
  //	存储器数据大小也为半字，跟外设数据大小相同
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;	
	// 循环传输模式
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
  // DMA 传输通道优先级为高，当使用一个DMA通道时，优先级设置不影响
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  // 禁止DMA FIFO	，使用直连模式
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;  
  // FIFO 大小，FIFO模式禁止时，这个不用配置	
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;  
	// 选择 DMA 通道，通道存在于流中
  DMA_InitStructure.DMA_Channel = RHEOSTAT_ADC_DMA_CHANNEL; 
  //初始化DMA流，流相当于一个大的管道，管道里面有很多通道
	DMA_Init(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
	// 使能DMA流
  DMA_Cmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, ENABLE);
	
}

void Rheostat_Init(void)
{
	ADC_GPIO_init();
	ADC_DMA_Config();
	ADC_Mode_Config();
}
``

三重模式单通道交替采集代码

理解一下下图，主打的就是转换速度快，间隔小

1. 初始化配置 ADC 目标引脚为模拟输入模式；
2. 使能 ADC1、ADC2、ADC3 以及 DMA 时钟；
3. 配置 DMA 控制将 ADC 通用规矩数据寄存器数据转存到指定存储区；
4. 配置通用 ADC 为三重 ADC 交替模式，采样 4 分频，使用 DMA 模式 2；
5. 设置 ADC1、ADC2 和 ADC3 为 12 位分辨率，禁用扫描，连续转换，不需要外部触发；
6. 设置 ADC1、ADC2 和 ADC3 转换通道顺序及采样时间；
7. 使能 ADC1 的 DMA 请求，在 ADC 转换完后自动请求 DMA 进行数据传输；
8. 启动 ADC1、ADC2 和 ADC3 转换；
9. 使能软件触发 ADC 转换。
   ADC 转换结果数据使用 DMA 方式传输至指定的存储区，这样取代单通道实验使用中断服务的
   读取方法

代码

#include "./adc/bsp_adc.h"



__IO uint32_t ADC_ConvertedValue[3];

static void Rheostat_ADC_GPIO_Config(void)
{
		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	// 使能 GPIO 时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK, ENABLE);
		
	// 配置 IO
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	    
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; //不上拉不下拉
	GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);		
}

static void Rheostat_ADC_Mode_Config(void)
{
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
	
  // ------------------DMA Init 结构体参数 初始化--------------------------
  // ADC1使用DMA2，数据流0，通道0，这个是手册固定死的
  // 开启DMA时钟
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK, ENABLE); 
	// 外设基址为：ADC 数据寄存器地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = RHEOSTAT_ADC_CDR_ADDR;	
  // 存储器地址，实际上就是一个内部SRAM的变量	
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)ADC_ConvertedValue;  
  // 数据传输方向为外设到存储器	
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;	
	// 缓冲区大小为，指一次传输的数据量
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 3;	
	// 外设寄存器只有一个，地址不用递增
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  // 存储器地址固定
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; 
  // // 外设数据大小为半字，即两个字节 
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; 
  //	存储器数据大小也为半字，跟外设数据大小相同
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;	
	// 循环传输模式
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
  // DMA 传输通道优先级为高，当使用一个DMA通道时，优先级设置不影响
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  // 禁止DMA FIFO	，使用直连模式
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;  
  // FIFO 大小，FIFO模式禁止时，这个不用配置	
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;  
	// 选择 DMA 通道，通道存在于流中
  DMA_InitStructure.DMA_Channel = RHEOSTAT_ADC_DMA_CHANNEL; 
  //初始化DMA流，流相当于一个大的管道，管道里面有很多通道
	DMA_Init(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
	// 使能DMA流
  DMA_Cmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, ENABLE);
	
	// 开启ADC时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC1_CLK , ENABLE);
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC2_CLK , ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC3_CLK , ENABLE);
	
  // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
	ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
	// 独立ADC模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_TripleMode_Interl;
  // 时钟为fpclk x分频	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
  // 禁止DMA直接访问模式	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_2;
  // 采样时间间隔	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
	
  // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
  // ADC 分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  // 禁止扫描模式，多通道采集才需要	
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 
  // 连续转换	
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
  //禁止外部边沿触发
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  //外部触发通道，本例子使用软件触发，此值随便赋值即可
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
  //数据右对齐	
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  //转换通道 1个
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1; 
	
  ADC_Init(RHEOSTAT_ADC1, &ADC_InitStructure);
  //---------------------------------------------------------------------------
	
   // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC1, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);   
  //---------------------------------------------------------------------------
	
	ADC_Init(RHEOSTAT_ADC2, &ADC_InitStructure);
  // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC2, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);   
  //---------------------------------------------------------------------------
	
	ADC_Init(RHEOSTAT_ADC3, &ADC_InitStructure);
  // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC3, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_3Cycles); 
	

  // 使能DMA请求 after last transfer (multi-ADC mode)
  ADC_MultiModeDMARequestAfterLastTransferCmd(ENABLE);
  // 使能ADC DMA
  ADC_DMACmd(RHEOSTAT_ADC1, ENABLE);
	
  // 使能ADC
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC1, ENABLE);  
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC2, ENABLE);  
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC3, ENABLE);  
  
  //开始adc转换，软件触发
  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC1);
//  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC2);
//  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC3);
}



void Rheostat_Init(void)
{
	Rheostat_ADC_GPIO_Config();
	Rheostat_ADC_Mode_Config();
}