STM32--ADC模数转换器
学习江科大自化协stm32教程记录的笔记
ADC模数转换器
ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器
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
DAC是数字-模拟转换器，但是PWM比DAC简单好用，一般使用DAC驱动电机，目前DAC主要应用于波形生成领域
12位逐次逼近型ADC，1us转换时间
分辨率：0 ~ 212 -1,即0 ~ 4095 ，位数越高量化结果越精细，分辨率越高
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
STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道
规则组和注入组两个转换单元
一次启动一个组，可以连续转换多个数据
模拟看门狗自动监测输入电压范围
检测指定通道，当数值超出阈值时，自动申请中断，无需手动在主函数中进行判断
一、逐次逼近型ADC
二、ADC框图
2.1完整框图
2.2 分析
2.3 输入通道对应引脚
| 通道 | ADC1 | ADC2 | ADC3 |
|---|---|---|---|
| 通道0 | PA0 | PA0 | PA0 |
| 通道1 | PA1 | PA1 | PA1 |
| 通道2 | PA2 | PA2 | PA2 |
| 通道3 | PA3 | PA3 | PA3 |
| 通道4 | PA4 | PA4 | PF6 |
| 通道5 | PA5 | PA5 | PF7 |
| 通道6 | PA6 | PA6 | PF8 |
| 通道7 | PA7 | PA7 | PF9 |
| 通道8 | PB0 | PB0 | PF10 |
| 通道9 | PB1 | PB1 | |
| 通道10 | PC0 | PC0 | PC0 |
| 通道11 | PC1 | PC1 | PC1 |
| 通道12 | PC2 | PC2 | PC2 |
| 通道13 | PC3 | PC3 | PC3 |
| 通道14 | PC4 | PC4 | |
| 通道15 | PC5 | PC5 | |
| 通道16 | 温度传感器 | ||
| 通道17 | 内部参考电压 |
三、转换模式
1、单次转换，非扫描模式
2、连续转换，非扫描模式
3、单次转换，扫描模式
4、连续转换，扫描模式
四、触发控制
五、数据对齐
右对齐
左对齐
一般使用右对齐，读出数据直接就是转换结果
左对齐可以降低精度，只读高八位，舍去后四位
六、转换时间
AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码
其中采样、保持放一起，量化、编码放一起
STM32 ADC的总转换时间为：TCONV = 采样时间 + 12.5个ADC周期
例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5个ADC周期
TCONV = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1μs
七、校准
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
建议在每次上电后执行一次校准
启动校准前， ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期
实例：AD单通道和AD多通道
AD单通道
功能实现：用电位计产生0~3.3V的连续变化的模拟电压，在LCD显示转换后的数据和处理后得到的电压值
AD.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
void AD_Init(void){
//开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//选择规则组的输入通道
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
//初始化ADC
ADC_InitTypeDef ADC_InitTypeDefstructure;
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//对齐方式
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//触发源选择
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//配置ADC工作模式
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//连续转换
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//扫描转换
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//通道数目
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitTypeDefstructure);
//开启ADC
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
//校准ADC
ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//等待校准完成
ADC_StartCalibration(ADC1);//复位校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
uint16_t AD_GetValue(void){
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//软件触发转换
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC) == RESET);//获取标志位状态
return ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取转换值
}
AD.h
#ifndef __AD_H__
#define __AD_H__
void AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
uint16_t value;
float V;
int main(){
OLED_Init();
AD_Init();
OLED_ShowString(1,1,"ADValue:");
OLED_ShowString(2,1,"V:0.00V");
while(1){
value = AD_GetValue();
V = (float)value /4095 * 3.3;
OLED_ShowNum(1,9,value,4);
OLED_ShowNum(2,3,V,1);
OLED_ShowNum(2,5,(uint16_t)(V*100)%100,2);
}
}
OLED.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
void LCD_Init(void){
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);
}
void LED1_on(void){
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
void LED1_off(void){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
void LED1_Turn(void){
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1) == 0){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
else{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
}
void LED2_on(void){
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
void LED2_off(void){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
void LED2_Turn(void){
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2) == 0){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
else{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
}
OLED.h
#ifndef __LCD_H__
#define __LCD_H__
void LCD_Init(void);
void LED1_on(void);
void LED1_off(void);
void LED2_on(void);
void LED2_off(void);
void LED1_Turn(void);
void LED2_Turn(void);
#endif
AD多通道
功能实现：同时测光敏、热敏、反射红外、电位计的转换值，并显示
AD.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
void AD_Init(void){
//开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//初始化ADC
ADC_InitTypeDef ADC_InitTypeDefstructure;
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//对齐方式
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//触发源选择
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//配置ADC工作模式
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//连续转换
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//扫描转换
ADC_InitTypeDefstructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//通道数目
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitTypeDefstructure);
//开启ADC
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
//校准ADC
ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//等待校准完成
ADC_StartCalibration(ADC1);//复位校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel){
//选择规则组的输入通道
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//软件触发转换
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC) == RESET);//获取标志位状态
return ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取转换值
}
AD.h
#ifndef __AD_H__
#define __AD_H__
void AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
uint16_t AD0,AD1,AD2,AD3;
float V;
int main(){
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);
}
}
OLED.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
void LCD_Init(void){
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);
}
void LED1_on(void){
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
void LED1_off(void){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
void LED1_Turn(void){
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1) == 0){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
else{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
}
void LED2_on(void){
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
void LED2_off(void){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
void LED2_Turn(void){
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2) == 0){
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
else{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
}
OLED.h
#ifndef __LCD_H__
#define __LCD_H__
void LCD_Init(void);
void LED1_on(void);
void LED1_off(void);
void LED2_on(void);
void LED2_off(void);
void LED1_Turn(void);
void LED2_Turn(void);
#endif