STM32开发（十一）STM32F103 片内资源 —— ADC 详解

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ADC介绍

• 12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。
• 有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。
• 各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。
• ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。
• ADC的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。

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ADC特征

12位分辨率
转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断
支持单次和连续转换模式、从通道0到通道n的自动扫描模式、间断模式、双重模式(带2个或以上ADC的器件)
自校准
带内嵌数据一致性的数据对齐
采样间隔可以按通道分别编程
规则转换和注入转换均有外部触发选项
ADC转换时间：STM32F103xx 时钟为56MHz时为1μs(时钟为72MHz为1.17μs)
规则通道转换期间有DMA请求产生。
ADC供电要求： 2.4V到3.6V

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ADC 内部框图

1、ADCx_IN0-IN15共16通道，两个内部通道分别用于温度传感器和基准电压采集。
2、ADC采集可以通过外部中断进行触发EXTI_15和EXTI_11
3、18路ADC通道通过模拟至数字转换器中的注入通道和规则通道，将数据传输到对应的寄存器中，可以通过地址/数据总线采集到对应数据。
4、ADCCLK是由PCLK2经分频产生，供转换器工作。
5、ADC转换结束或者模拟看门狗事件触发，产生中断信号。

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通道选择

有16个多路通道。**可以把转换组织成两组：规则组和注入组。**在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。
例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。
● 规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]位中。
● 注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]位中。
如果ADC_SQRx或ADC_JSQR寄存器在转换期间被更改，当前的转换被清除，一个新的启动脉冲将发送到ADC以转换新选择的组。

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工作模式

单次转换模式

单次转换模式下， ADC只执行一次转换。该模式既可通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位(只适用于规则通道)启动也可通过外部触发启动(适用于规则通道或注入通道)，这时CONT位为0。
一旦选择通道的转换完成：
● 如果一个规则通道被转换：─ 转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中─ EOC(转换结束)标志被设置─ 如果设置了EOCIE，则产生中断。
● 如果一个注入通道被转换：─ 转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中─ JEOC(注入转换结束)标志被设置─ 如果设置了JEOCIE位，则产生中断。

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连续转换模式

在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的ADON位启动，此时CONT位是1。
每个转换后：
● 如果一个规则通道被转换：─ 转换数据被储存在16位的ADC_DR寄存器中─ EOC(转换结束)标志被设置─ 如果设置了EOCIE，则产生中断。
● 如果一个注入通道被转换：─ 转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中─ JEOC(注入转换结束)标志被设置─ 如果设置了JEOCIE位，则产生中断。

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扫描模式

此模式用来扫描一组模拟通道。扫描模式可通过设置ADC_CR1寄存器的SCAN位来选择。
一旦这个位被设置， ADC扫描所有被ADC_SQRX寄存器(对规则通道)或ADC_JSQR(对注入通道)选中的所有通道。
在每个组的每个通道上执行单次转换。
在每个转换结束时，同一组的下一个通道被自动转换。
如果设置了CONT位，转换不会在选择组的最后一个通道上停止，而是再次从选择组的第一个通道继续转换。
如果设置了DMA位，在每次EOC后， DMA控制器把规则组通道的转换数据传输到SRAM中。
而注入通道转换的数据总是存储在ADC_JDRx寄存器中。

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ADC校准

通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结束， CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。
建议在每次上电后执行一次校准。
启动校准前， ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)超过至少两个ADC时钟周期
校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR中。

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可编程的通道采样时间

ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入电压采样，采样周期数目可以通过ADC_SMPR1和ADC_SMPR2寄存器中的SMP[2:0]位更改。每个通道可以分别用不同的时间采样。
总转换时间如下计算：TCONV = 采样时间+ 12.5个周期
如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5周期 TCONV = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 1μs