STM32单片机——ADC数据采集

• 参考博文1：STM32——ADC采集
• 参考博文2：2022年8月12日STM32——ADC采集

ADC相关理论概述

• ADC是什么
  全称：Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器
  
• ADC的性能指标
  　　量程：能测量的电压范围
  　　分辨率：ADC能辨别的最小模拟量，通常以输出二进制数的位数表示，比如：8、10、12、16位等；位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长
  　　转化时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间
• ADC特性
  　　（1）12位精度下转换速度可高达1MHZ
  　　（2）供电电压：V SSA ：0V，V DDA ：2.4V~3.6V
  　　（3）ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+
  　　（4）采样时间可配置，采样时间越长, 转换结果相对越准确, 但是转换速度就越慢
  　　（5）ADC 的结果可以左对齐或右对齐（默认）方式存储在 16 位数据寄存器中
• ADC通道
  　　总共2个ADC（ADC1，ADC2），每个ADC有18个转换通道: 16个外部通道、 2个内部通道（温度传感器、内部参考电压）。
  
  　　外部的16个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。
  　　规则组：正常排队的人；
  　　注入组：有特权的人（军人、孕妇）
• ADC转换顺序
  　　每个ADC只有一个数据寄存器，16个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转换顺序。
  　　规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器。SQR寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQx中写入相应的通道，这个通道就是第x个转换。
  
  　　和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个JSQR寄存器来控制，控制关系如下
  
  　　注入序列的转换顺序是从JSQx[ 4 : 0 ]（x=4-JL[1:0]）开始。只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序执行。
• ADC触发方式
  1. 通过向控制寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开启转换，写0停止转换。
  2. 也可以通过外部事件（如定时器）进行转换。
• ADC转化时间
  1. ADC是挂载在APB2总线（PCLK2）上的，经过分频器得到ADC时钟（ADCCLK），最高 14 MHz。
  2. 转换时间=采样时间+12.5个周期
  3. 12.5个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M，采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us。
• ADC转化模式
  1. 扫描模式
     　　关闭扫描模式：只转换ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的第一个通道
     　　打开扫描模式：扫描所有被ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的所有通道
  2. 单次转换/连续转换
     　　单次转换：只转换一次
     　　连续转换：转换一次之后，立马进行下一次转换

CubeMX工程配置

• 系统时钟配置

  1. 采用外部高速晶振
     
  2. 时钟树配置
     

• ADC配置

  1. ADC通道及参数配置
     
  2. ADC时钟配置（ADC时钟需小于14MHz）
     

• 打开串口
  

HAL库程序设计

uint32_t smoke_value = 0;		//采集数据变量定义
while (1)
{
		HAL_Delay(500);
		HAL_ADC_Start(&hadc1);						//启动ADC单次转换
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);		//等待ADC转换完成
		smoke_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);		//读取ADC转换数据
		printf("ADC_Value = %d\r\n",smoke_value);	//通过串口打印ADC数据
}

固件库程序设计

• 参考博文：STM32之ADC采集

• ADC结构体配置

  void ADC_INIT(void)
  {
  	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 
  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  	
  	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1	, ENABLE );	  //使能ADC1通道时钟
  	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M
  	
  	//PA1 作为模拟通道输入引脚                         
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	//模拟输入引脚
  	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	
  	
  	ADC_DeInit(ADC1);
  	
  	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
  	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//模数转换工作在单通道模式
  	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//模数转换工作在单次转换模式
  	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//转换由软件而不是外部触发启动
  	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//ADC数据右对齐
  	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//顺序进行规则转换的ADC通道的数目
  	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   
  
  	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);			//使能指定的ADC1
  	ADC_ResetCalibration(ADC1);		//使能复位校准 
  	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));	//等待复位校准结束
  	ADC_StartCalibration(ADC1);	 	//开启AD校准
  	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));	 //等待校准结束	
  }
  

• 主函数程序设计

  int main(void)
  {	
  	uint32_t value;
  	delay_init();	    	 //延时函数初始化	
  	Usart1_Init(115200);	//串口初始化
  	ADC_INIT();				//ADC初始化
  	
   	while(1)
  	{	    
  		//ADC1,ADC通道,采样时间为1.5周期	 
  		ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5 );	 			    
  		ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);				//使能指定的ADC1的软件转换启动功能	
  		while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));		//等待转换结束
  		value = ADC_GetConversionValue(ADC1);				//返回最近一次ADC1规则组的转换结果
  		printf("ADC:%d\r\n",value);
  		delay_ms(1000);
  	}
  }