STM32—ADC数模转换
目录
一、ADC数模转换介绍
1.1、逐次逼近型ADC结构
1.2、ADC框图
1.3、ADC基本配置结构
二、相关函数介绍
2.1、ADC时钟分频器时钟函数
编辑
2.2、ADC函数
2.2.1、ADC_DeInit（）
2.2.2、ADC_Init
2.2.3、ADC_StructInit()
2.2.4、ADC_Cmd()
2.2.5、ADC_DMACmd（）
2.2.6、ADC_ITConfig（）
2.2.7、结尾部分
2.2.7.1、ADC_GetFlagStatus（）
2.2.8、校准函数
2.2.8.1、ADC_ResetCalibration（）
2.2.8.2、ADC_GetResetCalibrationStatus（）
2.2.8.3、ADC_StartCalibration（）
2.2.8.4、ADC_GetCalibrationStatus（）
2.2.9、触发控制函数
2.2.9.1、ADC_SoftwareStartConvCmd（）
2.2.9.2、ADC_GetSoftwareStartConvStatus（）
2.2.10、ADC_规则组通道配置函数
2.2.10.1、ADC_RegularChannelConfig（）
2.2.11、ADC_获取转换值
2.2.11.1、ADC_GetConversionValue（）
2.2.11.2、ADC_GetDualModeConversionValue（）
2.3、看门狗函数
2.3.1、ADC_AnalogWatchdogCmd（）
2.3.2、ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig（）
2.3.3、ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig()
一、ADC数模转换介绍
ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁。
STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道。STM32F103C8T6 使用的是12位逐次逼近型ADC。
1.1、逐次逼近型ADC结构
上图中电压大小比较框图中，输入电压的待测电压与DAC的输出电压进行比较，当待测电压比DAC输出电压大时，调大DAC输出电压，并再次进行判断，当待测电压比DAC输出电压小时，调小DAC输出电压。直到ADC输出电压与外部通道的输入电压近视相等。这样DAC的编码数据就是外部输入电压的编码数据。该电压调节过程即为逐次逼近过程，一般采取二分法。
1.2、ADC框图
对于上图中ADCCLK重度额来自ADC预分频器，其来源是RCC时钟，见下图
由于ADC最大分频为14MHz，所以ADC预分频智能选取6、8。
1.3、ADC基本配置结构
二、相关函数介绍
2.1、ADC时钟分频器时钟函数
//定义ADC时钟分频器。这个钟是APB2时钟(PCLK2)，即下图部分
RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2)
2.2、ADC函数
2.2.1、ADC_DeInit（）
//将ADCx外设寄存器初始化为其默认重置值
ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx)；
2.2.2、ADC_Init()
//根据指定的参数初始化ADCx外设
ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
2.2.3、ADC_StructInit()
//用默认值填充每个ADC_InitStruct成员。
ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
2.2.4、ADC_Cmd()
//启用或禁用指定的ADC外设
ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
2.2.5、ADC_DMACmd（）
/./启用或禁用指定的ADC DMA请求，使用DMA转运数据，需要用到此函数
ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
2.2.6、ADC_ITConfig（）
//启用或禁用指定的ADC中断。
ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState)
2.2.7、结尾部分
2.2.7.1、ADC_GetFlagStatus（）
//检查是否设置了指定的ADC标志。（获取标志位状态，通过判断标志位转态从而判断转换是否结束）
ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
参数2：可以是下图所对应的值
AWD、模拟看门狗标志位；EOC:规则组转换完成标志位；JOEC:注入组转换完成标志位，JSTRE:注入组开始转换标志位；STRT:规则组开始转换标志位。
2.2.7.2、ADC_ClearFlag（）
//清除ADCx的挂起标志。（清除标志位）
ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
2.2.7.3、ADC_GetITStatus（）
//获取中断状态
ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT)
2.2.7.4、ADC_ClearITPendingBit()
//清除中断挂起位置
ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT)
2.2.8、校准函数
2.2.8.1、ADC_ResetCalibration（）
//重置所选ADC校准寄存器。（即复位校准）
ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx)
2.2.8.2、ADC_GetResetCalibrationStatus（）
//获取所选ADC复位校准寄存器状态。（获取复位校准状态）
ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
2.2.8.3、ADC_StartCalibration（）
//启动选定的ADC校准过程。（开始校准）
ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx)
2.2.8.4、ADC_GetCalibrationStatus（）
//获取所选ADC校准状态。（获取开始校准状态）
ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
2.2.9、触发控制函数
2.2.9.1、ADC_SoftwareStartConvCmd（）
//启用或禁用所选ADC软件启动转换。（软件触发）
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
2.2.9.2、ADC_GetSoftwareStartConvStatus（）
//获取所选ADC软件启动转换状态。（注：不可调用该函数用于判断转换是否结束。因为该函数是给SWSTART位置1，以开始转换，器返回值为SWSTART的状态，所以一般不会使用到该函数）。若需要获取转换结束标志，可以使用（2.2.7.1）的函数
ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
2.2.10、ADC_规则组通道配置函数
2.2.10.1、ADC_RegularChannelConfig（）
//为所选ADC配置其对应的常规通道，即为下图的每个序列填写指定通道。
ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
2.2.11、ADC_获取转换值
2.2.11.1、ADC_GetConversionValue（）
//返回常规通道的最后一次ADCx转换结果数据。即获取AD转换的数据寄存器，读取转换结果。
ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx)
2.2.11.2、ADC_GetDualModeConversionValue（）
//在双模式下返回最后的ADC1和ADC2转换结果数据。
ADC_GetDualModeConversionValue(void)
2.3、看门狗函数
2.3.1、ADC_AnalogWatchdogCmd（）
//在单个/所有常规或注入通道上启用或禁用模拟看门狗（是否启动看门狗）
ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog)
2.3.2、ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig（）
//设置模拟看门狗的高低阈值。
ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold)
2.3.3、ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig()
//配置模拟看门狗保护单通道,即配置看门的通道
ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel)
三、单通道的单次转换&非扫描模式下的AD_Init（）函数配置
配置内容参考下图内容
3.1、开启时钟&ADCCLK配置
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启时钟，选择GPIOkou
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//ADCCLK=72MHz/6=12MHz 6分频第一步首先就是要开启时钟，ADC和GPIO都是挂载在APB2总线上。
3.2、GPIO口配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//选择模拟输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
注意输入模式选择的是模拟输入，这是ADC特有的输入模式，避免外界的干扰。
3.3、规则组内容配置
规则组使用的函数参见（2.2.10）。
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);对于参数2是选择通道。通道可以是以下参数。（本例中使用的是通道0）
参数3属选择规则组序列器里面的次序。参数选择在0~16（对应着2.2.10.1的图所示的序列）
参数4是采样时间。需要快的转换选择小参数，需要稳定的转换选择大参数。
若想在其他徐序列写入其他通道可以通过修改参数2和参数3实现。采样时间可以不同
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,2,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,3,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,4,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_3,5,ADC_SampleTime_55Cycles5);3.4、用结构体初始化ADC
需要用到ADC_Init()函数。
该函数的结构体包含参数有：工作模式、扫描模式（连续扫描or菲连续扫描）、连续转换模式（单词转换or连续转换）、外部触发选择、数据对齐、通道数目（扫描模式下扫描通道的数量）。
其中外部触发对应的是（1.2图中硬件配置部分）
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;//选择工作模式，独立or双ADC模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE; //扫描模式，
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;//连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发转换选择
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; //数据对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel= 1; //通道数目，在扫描模式下用到几个通道
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//开启ADC3.5、校准
ADC_ResetCalibration(ADC1);//1、复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);//2、等待复位校准完成
ADC_StartCalibration(ADC1);//3、开始校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);//等待校准完成3.5.1、ADC_GetResetCalibrationStatus()
由其函数定义可知该函数用于检查ADC（模数转换器）外设的控制寄存器2（CR2）中的RSTCAL位的状态。返回值是 ADC复位校准寄存器的新状态(SET或reset)。
其用法是软件将CR2的位3置1，硬件开始复位校准，复位校准完成后，位3有硬件清零。
为了实现复位等待完成，需要配合 while（）函数，若未校准完成，即位3未被清零，则会一直在while（）中循环。
3.5.2、ADC_GetCalibrationStatus（）
等待校准完成函数与复位校准函数用法类似。
3.6、开始转换&获取转换结果
流程参照下图
首先软件触发，然后等待转换完成，即等待EOC标志位置1，最后读取ADC数据寄存器。
uint16_t AD_GetValue(void)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//触发转换
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ENABLE)==RESET);//注入组/规则组完成都会置1，RESET为未完成
return ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取ADC转换的结果
}
3.7、最终现象代码
uint16_t ADValue;
int main(void)
{
OLED_Init();
AD_Init();
OLED_ShowString(1,1,"ADValue:");
while(1)
{
ADValue=AD_GetValue();
OLED_ShowNum(1,10,ADValue,5);
}
}
3.8、AD.c 文件完整代码
void AD_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启时钟，选择GPIOkou
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//ADCCLK=72MHz/6=12MHz 6分频
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//选择模拟输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitTypeDef GPIO_LED;
GPIO_LED.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_LED.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_LED.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_LED);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;//选择工作模式，独立or双ADC模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE; //扫描模式，
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;//连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发转换选择
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; //数据对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel= 1; //通道数目，在扫描模式下用到几个通道
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//开启ADC
ADC_ResetCalibration(ADC1);//1、复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);//2、等待复位校准完成
ADC_StartCalibration(ADC1);//3、开始校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);//等待校准完成
}
uint16_t AD_GetValue(void)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//触发转换
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);//注入组/规则组完成都会置1，RESET为未完成
return ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取ADC转换的结果
}
四、单通道的连续转换&非扫描模式
首先，转换模式更改为 ENABLE 以此选择连续转换模式
其次，触发转换函数挪到ADC_Init（）结尾。因为连续转换非扫描模式仅需要一次触发，内部ADC会一次接着一次的连续不断的队指定通道进行连续转换，转换结果会存放在数据寄存器。因此判断标志位也不需要了。
以下便是简化版的连续非扫描模式的ADC工作模式。
void ADC_Init（）
{
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;//连续转换模式
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//触发转换
}
uint16_t AD_GetValue(void)
{
return ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取ADC转换的结果
}五、AD的多通道使用
目前是基于前文所使用的单次转换&非扫描模式来实现多通道，（一般情况是使用DMA来实现多通道）。
工作原理：在每次触发转换前，手动更改列表第一个位置通道即可。
5.1、代码实现
基于前文（3.8、AD.c 文件完整代码）进行修改
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//触发转换
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);//注入组/规则组完成都会置1，RESET为未完成
return ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取ADC转换的结果
}
其中ADC_RegularChannelConfig（）由ADC_Init()放到AD_GetValue（）当中，是因为我们使用的是单次转换&非扫描模式来实现多通道，每一次转换结束后需要重新选择通道以实现多通道的功能。
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;GPIO口也需要修改成所需要的GPIO口
最后就是在oled屏上读取数据
uint16_t ADValue;
uint16_t AD0,AD1,AD2,AD3;
int main(void)
{
OLED_Init();
AD_Init();
OLED_ShowString(1,1,"AD0:");
OLED_ShowString(2,1,"AD1:");
OLED_ShowString(3,1,"AD2:");
OLED_ShowString(4,1,"AD3:");
while(1)
{
AD0=AD_GetValue(ADC_Channel_0);
AD1=AD_GetValue(ADC_Channel_1);
AD2=AD_GetValue(ADC_Channel_2);
AD3=AD_GetValue(ADC_Channel_3);
OLED_ShowNum(1,5,AD0,4);
OLED_ShowNum(2,5,AD1,4);
OLED_ShowNum(3,5,AD2,4);
OLED_ShowNum(4,5,AD3,4);
Delay_ms(100);
}
}