六、Stm32学习-ADC-单通道与多通道-扫描模式与连续或单次转换

今天就学个ADC吧。

ADC的应用场景很广泛，目前接触一个多路ADC测电压的储能管理。特别需要注意的点是数据的对比，数据的转存，数据的精度，数据的符号等，在这次储能管理项目中，这是最基本的底层。ADC检测准确了，才可以做后面的业务代码。

1.ADC简介

 要注意，不同芯片的ADC是不同位数的，这款单片机 是12位的ADC，所以它的转换结果就是0~4095的范围。这个范围也就是熟知的AD值。

2.规则组与注入组的区别

先看注入组，最多4个通道，一次最多检测4个ADC通道，然后传入注入通道的数据寄存器，有4 * 16位，所以不用担心数据覆盖的问题，直接读取。

再规则组，最多16个通道，一次最多检测16个ADC通道，然后传入规则组的数据寄存器，只有16位，这边的数据是一个通道一个通道传送过去的， 所以如果数据不及时转存，数据就会被覆盖。一般怕配合DMA使用，达到硬件全自动。

3.ADC转换模式

单次转换，非扫描模式：在第一次ADC触发之后，将AD值存在数据寄存器里面，并且会产生一个EOC标志位置1。那我们通过判断这个标志位，如果转换完了，那就读取数据。然后阅读手册发现，在读取数据寄存器之后，硬件会自动清零EOC的标志位。那么就可以开始下一次转换了。

如果一次想要测量不同通道的AD值，那么就要在开始转换之前，将序列1处的通道换成你所需要的通道。

连续转换，非扫描模式：这个模式开启转换之后不需要判断标志位，一次转换结束之后他会继续开启下一次转换，直到你想要关闭ADC。所以只需要配置完ADC后，开启一次转换即可，然后需要AD值的数据的时候直接去寄存器读取就好。（似乎想要多个通道的话，需要关闭ADC，切换通道，再开启ADC，有用到再试试）

单次转换，扫描模式：在这个模式中，可以一次转换多个通道，一次将多个通道转换的数据存入数据寄存器，然后在转换结束的时候产生一个EOC标志位，和第一个模式一样，读取数据寄存器后硬件会自动清除EOC的标志位。等待开启下一次的转换。

需要注意的是，左边多了个通道数目的配置，这个是只在扫描模式的时候会有用。一次扫描多个通道，进行AD转换。 如果是7，就只看前7个序列所对应的通道。

 连续转换，扫描模式：这个模式，在开启一次转换时候，转换结束会自动进行下一次转换。然后规则组的数据寄存器只有16位，所以只能存入1个通道的数据，如果你不转存数据的话，他会立马被下一个通道的数据覆盖，这边一般配合DMA使用。所以还要面临一个问题16位的数据寄存器和AD值范围为12位的数据该如何存储呢？

然后还有一个间断模式，这个间断模式是在扫描模式中才会出现的。比如说，转换几个通道之后，间断一会，再进行下面通道的转换。

4.外部触发控制

有很多的信号可以控制ADC的触发

 当然可以手动触发开启，然后由ADC触发DMA，再搬运数据。

5.数据对齐

右对齐就是高位补零，那么数据读出来就是原来的数据。

左对齐相当于整体左移，也就是扩大16倍，提高精度 。也可以取出高八位，舍弃后面的位置，降低分辨率，使你的AD值变成8位的AD值，相当于从0~4095变成了0~255

6.转换时间

如果对速度没有要求，转换速率就忽略。

采样的时间就是，内部的DAC通过电压比较器会去对比外部的电压，然后输出近似的电压值，然后DAC输出的值就是AD值，这个过程需要一定的时间。

7.自校准模式

8.程序编写（ADC单通道+单次转换+非扫描模式）

（1） ADC时钟分配

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz

开启ADC外设时钟，阅读手册，给ADC的时钟进行6分配，变成12MHZ。

 

时钟框图很重要，可以对应寄存器去看，包括AHB预分频在哪里设置了，APB2又在哪里设置了，似乎代码里面没有？CTRl+F去找找吧，都有的。还有系统时钟部分等。虽然有些官方demo里面都有，可以自己找找看对应框图加深理解。

（2）初始化对应GPIO引脚 

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

这边GPIO的模式要配置位ADC专属输入模式。阅读手册可以知道。

（3）ADC初始化配置

	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
	
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1，ADC开始运行

因为使用的是规则组，所以要先配置规则组里面的通道，这句代码的意思就是，在序列1的位置配置为ADC的通道0，并且ADC的采样周期为55。

然后初始化结构体。选择单次转换模式；选择数据右对齐；选择ADC外部触发无；选择ADC的模式为单ADC模式；选择一次转换的通道为1；选择非扫描模式；最后使能ADC。那么ADC的配置就ok了，只差开启ADC。

（4）ADC自检

	ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程，内部有电路会自动执行校准
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);

这种一般的demo里面都有，直接复制。

（5）ADC数据读取

uint16_t AD_GetValue(void)
{
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次
	while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位，即等待AD转换结束
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器，得到AD转换的结果
}

 第一句代码开启ADC的转换，然后判断标志位，等待标志位变成1时。代表着转换完成，就可以用第三句代码读取ADC的数据了。

（6）AD值转换

Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3;		//将AD值线性变换到0~3.3的范围，表示电压

需要注意的是AD值是整型的，需要强转为浮点型。

9.程序编写（AD单通道+连续转换+非扫描模式）

（1）ADC的配置部分修改一下

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;

开启ADC的连续转换模式，其余不变。

（2）ADC数据读取

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);	//软件触发AD转换一次

将这句代码放在自检之后，开启ADC转换就好。

然后我们直接读取寄存器数据就好

uint16_t AD_GetValue(void)
{
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);					//读数据寄存器，得到AD转换的结果
}

10.程序编写（AD单通道+单次转换+扫描模式）

单次转换+扫描模式和单次转换+非扫描模式一样，因为扫描的通道只有一个。不多赘述。

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;

开启扫描模式，关闭连续转换模式，其余代码和单次转换+非扫描模式一样 

11.程序编写（AD单通道+连续转换+扫描模式）

ADC配置先开启连续转换和扫描模式。

但是我们不再需要去判断EOC的标志位，连续转换模式只要开启了就会不断进行转换。然后我们只有一个通道，只扫描一个。所以一直读一个数据寄存器的数据就可以了，不怕数据覆盖。

12.程序编写（AD多通道+单次转换+非扫描模式）

下次会用DMA来实时搬用ADC的数据，这次就在转换开启之前就切换通道，这样就可以读很多通道的AD值了，但是会慢一些。而且我们一次只读一个通道，所以扫描模式也可以关闭。

（1）重要代码

uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//在每次转换前，根据函数形参灵活更改规则组的通道1
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);					//软件触发AD转换一次
	while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);	//等待EOC标志位，即等待AD转换结束
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

		AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0);		//单次启动ADC，转换通道0
		AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1);		//单次启动ADC，转换通道1