STM32 ADC数模转换小笔记

• STM32数模转换：

1. ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器
2. 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
3. 12位逐次逼近型ADC，1us转换时间 
4. 分辨率：一般用多少位来表示，例如：12位AD值，它的表示范围是0 ~ 212-1（0~4095）
5. 转换时间（转换频率）：AD转换是需要一小段时间的，这里的1us就表示从AD转换开始到产生结果，需要1us时间，对应的AD转换频率就是1MHz.
6. 输入电压范围：0~3.3V（负极到正极之间变化），转换结果范围：0~4095（经过转换后0V对应0，3,3V对应4095）中间都是一一对应的线性关系0~3,3（0~4095）。
7. 18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源16个外部信号源就是：16个GPIO口，在引脚直接接模拟信号就行，不需要额外电路，引脚就直接能测电压。
8. 2个内部信号源就是：内部温度传感器和内部参考电压，温度传感器可以测量CPU的温度；内部参考电压是一个1,2V左右的基准电压，这个基准电压是不随外部供电电压变化而变化的，可以读取这个基准电压进行校准，左右就能得到正确的电压值。
9. 规则组和注入组两个转换单元
10. Stm32的ADC可以列一个组，一次性启动一个组，连续转换多个值，并且有两个组，一个是用于常规的规则组，另一个是用于突发事件的注入组。                                                                                                                                     
11. 模拟看门狗自动监测输入电压范围   
12. 这个ADC可以用于测量光线强度，温度，并且经常有个需求，就是如果光线、温度高于某个阈值，低于某个阈值，执行一些操作，这个操作可以用模拟看门狗进行检测。
13. STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

• 逐次逼近型ADC：
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1. 这三个参数的部分相当于一个可通过模拟信号的数据选择器

IN1~8:输入通道

ADDA~C:选中通道的通道号放在这三个引脚上

ALE：锁存信号

1. SAR逐次逼近寄存器部分：

比较器：一端是待测电压，一端接在DAC（数模转换，即给一个数据可以测出数据对应的电压）上。它两同时输入到电压比较器里，进行大小判断，通过调节DAC的电压，直到DAC输出的电压，与外部通道输入的电压近似相等，这样DAC输入的数据就是你外部电压的编码数据了，这个电压调节的过程就是逐次逼近SAR来完成的。一般使用二分法来完成。

1. VERF+和VERF-是DAC的参考电压。
2. EOC是End Of Conbert，转换结束信号。

• STM32 ADC的框图：
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• 图中黑色部分是上个图片的内容：

1. 规则组：是一个一次最多有16位的数据输入通道，但只有1个数据寄存器，也就是只能从第一位到最后一位依次模数转换取码，如果你想跳着直接得到第16个，那么你只能得到第16个，前面15个数据将会释放。

1. 注入组：一次最多有4位的数据选择通道，可以看到图中注入组对应的数据通道寄存器有4个，所以可以同时得到四个数据无需排队。

1. VERF+和VERF-是ADC的参考电压，决定了ADC的输入电压范围
2. VDDA和VSSA是ADC的供电引脚

一般情况下，VERF+要接VDDA  ，VERF-要接VSSA，但在这个C8T6芯片上没有VERF+和VERF-的引脚，在内部就已经和VDDA和VSSA连在一起了，VDDA和VSSA在引脚定义表中可以看到，是内部模拟部分的电源。

1. 图中ADCCLK是上个图的CLOCK，是用于驱动内部逐次比较的时钟。
2. ADC预分频器（最大14MHz且有2,4,6,8分频），它是来源于RCC的。但它只能选择六分频或八分频，就是12MHZ或9MHZ

• 红色部分是触发转换的部分：

触发转部分也就是上个图的START信号

对于STM32的ADC，触发ADC开始转换的信号有两种。

1. 软件触发：就是在程序中手动调用一条代码，就可以启动转换了。
2. 硬件触发：就是图中红色部分的触发源，上面是注入组的触发源，下面是规则组的触发源这些触发源主要来源于定时器，有定时器的各个通道以及TRGO定时器主模式的输出，

• 模拟看门狗：

      它里面可以存一个阈值高限和阈值低限，如果启动看门狗，并且指定了看门通道，看门狗就会         关注它的看门通道，一点查过阈值范围了，就会在上面申请模拟看门狗的中断通向NVIC。

      对于注入组和规则组而言，也有一个EOC转换完成的信号，EOC是规则组的完成信号，JEOC        是注入组的完成信号，这两个信号会在，状态寄存器里置一个标志位，读取标志位就知道是不        是转换结束了，同时这两个标志位也可以去NVIC申请中断。

• ADC的基本结构：
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1. 左边是输入通道，16个GPIO口，外加两个内部的通道。
2. 中间是AD转换器，AD转换器有两个组，规则组（16通道，依次）和注入组（4通道，同时），转换的结果存在AD数据寄存器里，像规则组只有一个数据寄存器，注入组有四个数据寄存器

触发控制：提供控制转换START信号，触发控制可以选择  软件、硬件触发（定时器/外部中断引                       脚）。

     RCC（CLOCK）：ADC逐次比较的过程就是这个时钟推动的

模拟看门狗：用于监测转换结果的范围，若超出设定的阈值，   就可通过中断输出控制，向NVIC                          申请中断，另外规则组和注入组还有个JEOC、EOC信号，指标志位通向NVIC。

1. 右下角开关控制：就是ADC_Cmd函数，用于给ADC上电。

• 输入通道：
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这些就是ADC18个输入通道对应的引脚，可在引脚定义表中查看。

在C8T6这个芯片中，只有IN0~IN9十个通道，对应也就是PA0~PB1

注：例如引脚定义表中ADC12_IN0的意思是，ADC1和ADC2的IN0都是在PA0上的。

同时，只有ADC1上有温度传感器和内部参考电压，GPIO顺 序是PA0~7，PB0~1，PC0~5 

• 下面是规则组的四种转换模式：

• 单次转换，非扫描模式：
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• 连续转换，非扫描模式：  
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• 单次转换，连续模式：
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• 连续转换，扫描模式：
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在ADC初始化函数里，会有两个参数，一个是选择单次转换或者连续转换；另一个是选择扫描模式还是非扫描模式。

1. 单次转换：每触发一次就会停下来，下次转换就得手动再触发才能开始，并且还要每次判断是否结束 。
2. 连续转换：只用触发一次，立刻开始下一次转换触发了。可以不需要手动开始转换和判断是否结束。
3. 非扫描模式：没用到规则组和注入组，一次触发只能一个序列一个通道。
4. 扫描模式：用到规则组和注入组，一次触发可以实现多通道（序列）数目，不同通道位置（可以重复 ）。
5. 间断模式：就是在扫描的过程中，每隔几个转换，就暂停一次需要再次触发才能继续。

• 控制触发：
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• 数据对齐：
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C8T6的ADC是12位（10GPIO+2）的，转换结果就是12位，但我们的数据寄存器是16位，所以就有数据对齐。

1. 数据右对齐：高位补零。
2. 数据左对齐：低位补零。

一般使用数据右对齐，这样读取16位寄存器，直接就是转换结果，若用左对齐，得到的数据比实际数据大24倍。

如果使用数据左对齐一般就是不需要这么多的精度，只取前八位后四位舍弃，就是八位的精度了

• 转换时间：

1. AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

采样，保持：因为AD转换，就是后面的量化，编码需要一小段时间的，如果在这一小段时间里输                       入的电压还在不断变化，就没法定位输入电压到底在哪，所以在量化编码前，需要设                      置一个采样开关，打开开关，收集外部的电压，然后断开采样开关，再进行后面的                          AD转换，这样量化编码期间，电压保持不变。

量化，编码：就是之前的逐次逼近的过程。需要花一部分时间，一般位数越多花的时间越长。

1. STM32 ADC的总转换时间为：
2. TCONV = 采样时间 + 12.5个ADC周期

采样时间：采样保持过程中，需要闭合采样开关，过一段时间再断开，就会产生一个采样时间。

1. 例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5个ADC周期
2. TCONV = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1μs

• 校准：

1. ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差
2. 后建议在每次上电执行一次校准
3. 启动校准前， ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期

• 硬件电路：

图2：电阻减小，串联分压，下拉作用变强，输出端电压就下降

         电阻增大，串联分压，上拉作用变强，输出端电压就上升

         可变电阻（光敏，热敏）都是光线、温度提高，阻值下降。

图3：简易的电压转换电路，Vin是0~5v，串联分压，R1的电压是5/50*17=1.7V,同理                                 PA2=UR2=3,3V。

• AD初始化的步骤：

1. 开启RCC时钟，包括ADC和GPIO的时钟，ADC的clock分频器也需要配置。
2. 配置GPIO，把要用的GPIO配置成输入模拟模式。
3. 配置多路开关，把左边的通道接入到右边的规则组列表里。
4. 配置ADC转换器。
5. 开关控制。ADC_Cmd开启ADC

• DAC的库函数：

加了*号是比较重要的，其他的了解认识即可。

1.这个函数是用来配置ADCCLK分频器的，他可以对APB2的72MHZ选择2、4、6、8分频，输入到ADCCLK

2.回复缺省配置

*3.初始化

4.结构体初始化

*5.给ADC上电的（开关控制）

*6开启DMA输出信号的，如果使用DMA转运数据，就得调用这个函数

*7.中断输出控制，用于控制某个中断，能不能前往NVIC

8.复位校准

9.获取复位校准状态

10.开始校准

11.获取开始校准状态

12.ADC软件开始转换控制，就是用于软件触发的函数了

13.ADC获取软件开始转换状态，这个函数是返回SWSTART的状态，不能判断AD转换是否结束

14.配置间断函数的，这个函数作用是:每隔几个通道间断一次

15.配置间断函数的，这个函数作用是:是不是启用间断函数

*16.ADC规则组通道配置，它的作用是给每个序列填写通道，参数分别是，1 ADCX，2你想指定的通道，3序列几的位置，4指定通道采样时间

17.ADC外部触发转换控制，就是是否允许外部触发转换

*18.ADC获取转换值，就是获取AD转换的数据寄存器，读取转换结果使用的函数。

19.ADC获取双模式转换值，这个就是双ADC模式读取转换结果的函数

*20.获取标志位状态，参数给EOC的标志位，判断EOC标志位2是不是置1了，如果转换结束EOC标志位置1，然后调用这个函数，判断标志位，这才是正确的判断转换是否结束的方法。

21.这个函数是对模拟看门狗进行配置的，这个是：是否启动模拟看门狗

22.这个函数是对模拟看门狗进行配置的，是：配置高低阈值

23.这个函数是对模拟看门狗进行配置的，是：配置看门的通道

24.ADC温度传感器、内部电压参考电压控制，这个是用来开启内部的两个通道，如果想使用这两个通道，就得调用这个函数，开启一下

25.获取标志位状态

26.清除标志位

27.获取中断状态

28.清除中断挂起位

1. 当然，AD的库函数不止这些，在AD的头文件里，在我写的函数下面还有函数，它们带有Injected，是注入组的意思，所以都是对注入组进行配置的。可在头文件和手册中理解。