STM32---ADC模数转换详解

对于STM32的GPIO来说，只能读取引脚的高低电平，要么低电平，要么高电平，只有两个值，而使用了ADC之后，我们就可以对这个高电平和低电平之间的任意电压进行量化，最终用一个变量来表示，读取这个变量，所以ADC其实就是一个电压表，把引脚的电压值测出来，放在一个变量里。

12位逐次逼近型ADC，ADC 的转换时间跟 ADC 的输入时钟和采样时间有关，公式为：Tconv  =  采样时间  + 12.5 个周期。当 ADCLK  =  14MHZ  （最高），采样时间设置为 1.5 周期（最快），那么总的转换时间（最短）Tconv = 1.5 周期 + 12.5 周期 = 14 周期 = 1us。（1us转换时间）
输入电压范围:0~3.3V，转换结果范围∶0~4095                                                                              18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源（内部温度传感器和内部参考电压1.2V）            规则组和注入组两个转换单元
模拟看门狗自动监测输入电压范围，如当AD值高于它设定的上阈值或者低于下阈值时
它就会申请中断，你就可以在中断函数里执行相应的操作。如下图：

下面，我们来配置一下单通道的ADC          

 第一步，RCC开启时钟。 

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

STM32 的 ADC 多达 18 个通道，其中外部的 16 个通道是 ADCx_IN0 、ADCx_IN1...ADCx_IN5。这 16 个通道对应着不同的GPIO 口，具体是哪一个 GPIO 口可以从手册查询到。所以这里要打开GPIO外设时钟，而且还要打开ADC时钟，ADC 输入时钟 ADC_CLK 由 PCLK2（一般设置 PCLK2=HCLK=72M） 经过分频产生，最大是 14M，分频因子由 RCC 时钟配置寄存器 RCC_CFGR 的位 15:14 的ADCPRE[1:0]设置，可以是 2/4/6/8 分频，所以一般我们选择RCC_PCLK2_Div6（6分频）。ADC逐次比较的过程就是由这个时钟推动的。       

 

 

第二步，初始化GPIO。

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

第三步，初始化ADC。

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;              
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

 这里对ADC初始化涉及到的参数做一个分析：

单次转换还是连续转换，选择扫描模式还是非扫描模式，通道数目，数据对齐

 这个表就是规则组里的菜单，有16个空位，分别是序列1到序列16，你可以在这里点菜，就是写入你要转换的通道。在非扫描的模武下，这个菜单就只有第一个序列1的位置有效，这时，菜单同时选中一组的方式就退化为简单地选中一个的方式了，比如，我在序列1的位置写入通道2，然后，我们就可以触发转换，ADC就会对这个通道2进行模数转换。过一小段时间，转换完成，转换结果放在数据寄存器里,同时给EOC标志位置1。我们判断这个EOC标志位,如果转换完了,我们就可以在数据寄存器里读取结果了。单次转换，非扫描模式下，如果我们想再启动一次转换,那就需要再触发一次。如果想换一个通道就要在转换之前，把第一个位置的通道2换成其他通道。
 

 

连续转换，非扫描模式，它与上一种单次转换不同的是，它在一次转换结束后不会停止，只需要最开始给触发一次，之后就可以一直转换了。 

扫描模式，这就会用到这个菜单列表了，你可以在这个菜单里面点菜，比如，第一个菜是通道2，第二个菜是通道5.....，这里的菜单位置是通道几可以任意指定，并且也是可以重复的。

这里通道数目有7个，转换结果都放在数据寄存器里面，为了防止数据被覆盖，就需要DMA及时将数据移走，那7个通道转换完成之后，产生EOC信号，转换结束。

连续转换，扫描模式，同理。 

我们的ADC是12位的，所以转换结果就是12位的数据，但是这个寄存器是16位的，所以就存在数据对齐的问题。

右对齐，就是12位数据向右靠，高位多出来的补0，左对齐，就是12位数据向左靠，低位多出来的补0，一般使用右对齐，这样读取这个16位寄存器，直接就是转换结果。如果选择左对齐，直接读的话，得到的数据会比实际的大（因为数据左对齐把数据左移了4次相当于把结果乘16了）。如果0-4095范围太大，只是做一个简单的判断，不需要高分辨率，可以选择左对齐，然后把高8位数据读取出来，舍弃后4位的精度，即8位ADC。

第四步，选择规则组还是注入组

这里选用规则组

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

规则组最多可以选中16个通道，注入组最多可以选择4个通道，然后转换的结果可以存放在AD数据寄存器里，然后下面这里有触发控制，提供了开始转换这个START信号，触发控制可以选择软件触发和硬件触发。硬件触发主要是来自于定时器，当然也可以选择外部中断的引脚。 

 这个表就是规则组的触发源，硬件触发来自于定时器还是外部中断的引脚，需要AFIO重映射来决定。最后一个是软件触发控制位，即软件触发。

第五步，开关控制

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);  //用于给ADC上电

第六步，校准

    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

至此，ADC初始化完成，开始获取ADC转换结果：

uint16_t AD_GetValue(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
    while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
最后，将ADC的转换结果赋给一个变量。

ADValue = AD_GetValue();

至此，ADC模数转换完成。

完结！

                                                        ADC.C文件代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void ADC_Init_ (void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //开启GPIOA的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);  //开启ADC1的时钟

	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);					 //ADC转换时钟预分频，ADC最大14MHZ(来自RCC预分频而来，可以分为 2分频 4分频 6分频 8分频)
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;	//通道0的GPIO
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);//ADC1规则组，通道0，序列1，采样时间239.5
	
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
	ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;      //独立ADC模式     选择是单ADC模式还是双ADC模式
	ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;  //右对齐			（ADC数据寄存器）
	ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE; 	   //单次模式
	ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;				   //通道数目(在扫描模式下总共会用到多少通道)
	ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;		   //非扫描模式    (选择是否扫描转换模式)
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);

	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);		//开启ADC(上电)


	ADC_ResetCalibration(ADC1); //复位校准
    while( ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);//判断是否复位校准完成 返回SET则未校准完成，继续等待
	ADC_StartCalibration(ADC1); //开始校准
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);     //判断是否校准完成 返回SET则未校准完成，继续等待
	
}

uint16_t Get_Value (void)
{
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);             //软件触发 (开始转换)
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);//判断AEOC标志位是否置一(置一表示转换完成) 转换完成会返回SET跳出循环 (该函数注入组和注入组都会触发EOC标志位)
	/*-------------------------------------------
	具体等待：239.5+12.5=252个周期，72MHZ/6=12MHZ，（1/12MHZ）*252=21us； 
	----------------------------------------------*/
	return  ADC_GetConversionValue(ADC1);              //读取转换数据且自动清除EOC转换结束标志位(自动清楚EOC标志位，不需要手动清除转换结束标志位)
	
}

                                                          ADC.H文件代码

#ifndef __ADC_H__
#define __ADC_H__

void ADC_Init_ (void);
uint16_t Get_Value (void);

#endif 

                                                                main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header 
#include "Delay.h"
#include "OLED.H"
#include "ADC.H"
char ValueBuff[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//字符型数组 ValueBuff[4]等于 ‘0’
uint16_t  Value,Temp;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	ADC_Init_();
	OLED_ShowString(1,1,"0000V");
	while(1)
	{	
		Temp=Get_Value();
		Value=Temp/4095.0*330.0; //Value最好设置为float型变量，不然会截掉小数部分
/*	**
	除法会产生小数（后面加小数点会先转换成双精度浮点型数据进行运算)，
	如果没加小数点Temp/4095，Temp<4095时永远都小于1则由于没加小数点unsigned short int数据会截掉小数点后面的数据即一直是0.
*/


		ValueBuff[0]=Value/100%10+'0';
		ValueBuff[1]='.';
		ValueBuff[2]=Value/10%10+'0';
	    ValueBuff[3]=Value/1%10+'0';
		OLED_ShowString(1,1,ValueBuff);
		OLED_ShowNum(2,1,Temp,4);
		OLED_ShowNum(3,1,Value,4);
		Delay_ms(100);
	}
}