STM32 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

（当然，有ADC模数转换就有DAC数模转换，但是STM32只有ADC模数转换，不过我个人认为STM32的PWM输出比较也算DAC）

STM32的ADC是 12位逐次逼近型的ADC（12位表示范围0~2的十二次方，再减一，也就是0~4095），1us的转换时间（1us表示，从AD转换开始，到产生结果，需要1us的时间，对应AD转换频率就是1MHZ），输入电压范围 0~3.3V，转换结果范围  0~4095，这两个成一一对应的线性关系，0~4095有4096个数，每个数都对应一个电压值，所以只要输入的电压信号在0~3.3V之间变化，对应的转换结果也跟着相应变化

                                                逐次逼近型ADC的原理

ADC0809是一个外接的模数转换器，它就是逐次逼近型，STM32的ADC逐次逼近和这个差不多，我就用这个外接的模数转换器来做参考

左边是输入通道，引脚输入模拟型号，到达比较器，同时内部的DAC也输入一个可变的模拟电压到比较器（这个内部DAC是数模拟转换器，写入数字信号，它就会转换为模拟信号），输入的模拟信号和内部DAC产生的模拟信号做比较，因为内部的DAC模拟信号是随着（逐次逼近寄存器SAR）写入的数字信号不断变化，当DAC模拟信号变化到和外部引脚的模拟信号近似相等的时候，就将内部DAC逐次逼近寄存器SAR的数字信号锁存到缓冲器，写入的数字信号也就相当于外部引脚模拟信号转换成的数字信号

模拟信号的输入通道，ADC输入通道有18个输入通道，可测量16个外部信号源和2个内部信号源，但是我用的STM32F103C8T6的型号只有10个外部型号源，不同的型号的通道个数需要查看手册，其中刚刚说的16个外部型号源，是指不需要任何额外的电路，直接测量的引脚上的模拟电压，2个内部信号源，是内部温度传感器和内部参考电压，内部温度传感器可以测量CPU的温度，内部参考电压是一个1.2V的基准电压，它不随外部供电变化而变化，，如果芯片不是标准的3.3V，测量的外部引脚就有可能不准确，那么就可以用这个基准电压进行校准，就能得到正确的电压值

其中，还可以用模拟看门狗来检测电压的范围，可以设置超出阈值中断触发

                                        STM32的ADC基本框图

 左边GPIO口通过选择通道,选择注入组还是规则组转换,模拟至数字转换器也就是上面讲到的ADC0809那个类似的流程，最后转换的结果写入上面的寄存器，细心的话就能注意，注入通道最多可以有4个输入通道，规则组最多可以有16个输入通道，也就是把这些通道放到一个组里面，一次性转换，但是！！规则组只有一个寄存器，如果有多个通道到规则组，那么寄存器里面只会保留一个组里面最后那个通道的转换数据，前面的会被覆盖，如果想组里面每个通道的数据都转换，那么就要使用DMA进行数据转运存储起来，注入组输入的4个通道都能转换并写到到存储器里，注入组有4个数据寄存器，所以不用担心数据覆盖的问题

                                                                置标志位部分

 规则组通道寄存器转换完成会置标志位，———EOC，注入组通道完成转换也会置标志位，————JEOC，还有一个模拟看门狗，可以设置注入组或者规则组寄存器数据的阈值，超过设置的阈值或者低于设置的阈值，看门狗就会置标志位产生中断，最后通道NVIC，最后，这三个置标志位后，可以通过函数检测有没有置标志位，判断标志位状态，可以产生中断到NVIC，如果开启了NVIC对应的通道，就能实行相应的中断程序

                                最后给一个总结的ADC基本结构图，上面的图简化的

写程序的时候，按照个这个流程配置就好了

流程就是 ：左边是16个外部通道GPIO口，外加两个内部通道，然后进入AD转换器，可以根据需求选择规则组和注入组，转换完成的数据存入AD数据寄存器，规则组只能存一个数据，注入组可以存4个数据，数据转换完成后会置一个标志位EOC，也可以经过中断输出控制通向NVIC，还能配置一个模拟看门狗，检测转换结果的范围，如果超出设定的阈值，就能通过中断输出控制，到NVIC申请中断,调用函数触发，硬件触发主要是来自定时器，也可以选择外部中断的引脚。右边是RCC的ADC时钟CLOCK，ADC逐次比较的过程就是由这个时钟推动的。最后还有一个开关控制，在库函数中，是调用ADC_Cmd函数来给ADC上电的

STM32增强功能   规则组和注入组

普通的ADC转换是，启动一次转换，读一次值，再启动，再读值，STM32的ADC转换可以列一个组，一次性启动一个组，连续转换多个值，这个组分为规则组和注入组

规则组

规则组最多可以同时进入16个通道，但是寄存器只能存一个通道的转换值，所以如果有多个通道同时接入规则组，寄存器只存最后一个通道转换的值，前面的会被覆盖，但是有解决办法，就是每个通道转换完之后，立马用DMA把寄存器的数据给转移走，到别的地方存储起来就行了

分为四种模式。1：单次转换，扫描模式   2：单次转换，非扫描模式

                         3：连续转换，扫描模式  4：连续转换，非扫描模式

1：单次转换扫描模式

扫描的意思是，假如接入了一个以上的通道，挨着顺序，从序列一的通道挨个转换，直到转换到最后一个通道为止。单次转换的意思是，通道扫描转换完之后，转换结束，停止转换。

2：单次转换，非扫描模式

非扫描意思是，只扫描转换序列1的通道，转换结束置标志位EOC。 单次转换的意思是，通道扫描转换完之后，转换结束，停止转换。

3：连续转换，扫描模式

扫描模式，就是从序列1的通道，挨个扫描转换，直到扫描完所有通道，置标志位EOC。连续转换，最后一个通道扫描完成之后，又重新从序列1的通道挨个扫描转换，一直持续下去 

4：连续转换，非扫描模式

非扫描模式，只扫描转换序列1的通道，扫描完成后置标志位EOC并把数据传到寄存器 ,连续转换,所有通道扫描完成后,又重新从第一个通道开始扫描,一直持续下去.当然这里是非扫描模式,只扫描了序列1的通道,序列1的扫描转换完后,因为是连续转换,又继续扫描序列1的通道,一直不停转换下去

这个模式很重要，写程序配置参数的时候会选模式

最后还有一个小知识点，一开始我们提到了STM32的ADC是12位的逐次逼近型ADC，所以，转换出来的结果，也是12位的，但是！！STM32的寄存器是16位的，那应该怎么放，我们有两种规定的对齐方式，数据左对齐，数据右对齐

数据右对齐，12位的数据向右靠，左边多出来的空位补0 

数据左对齐，12位的数据向左靠，右边多出来的空位补0

一般使用数据右对齐，这样读取的16位寄存器，直接就是转换结果，如果选择数据左对齐，直接读寄存器的话，得到的数据会比实际的大，数据左对齐，相当于把数据左移了4次，二进制的特点就是，左移一次，就等效于把这个数据乘2，这里左移4次，相当于结果乘了16，直接读的话，结果会比实际大16倍，数据左对齐的用途我暂时还不了解，一般用右对齐

最后大致了解一下转换时间的公式

好了，老样子，过一遍ADC的代码部分 

按照结构图打通

1：开启RCC时钟，包括ADC和GPIO的时钟，另外ADCCLK的分频器，也需要配置

2：配置GPIO，把要用的GPIO配置成模拟输入模式

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,调用库函数,用结构体配置

5：调用ADC_Cmd函数，给ADC上电

6：根据手册的建议，开始ADC后，还要对ADC进行校准，减小误差

void AD_Init(void)

{

 

 选择通道0，放入序列1，最后通道采样时间我们随便同一个，要求高的话可以根据需求填其他值

 第一个Mode是ADC的工作模式，是ADC独立模式还是双ADC模式，根据需求选择

第二个数据对齐，左对齐还是右对齐

第三，外部触发转换选择，也就是触发源选择

第四，选择连续还是单次

第五，选择扫描模式

第六，通道数目，用了几个通道就写几

 

 ADC校准

 

 ADC大致初始化代码就这样，谢谢观看