嵌入式——模拟/数字转换器（ADC）补充
目录
一、ADC简介
二、ADC功能
1.电压输入范围
2.输入通道
3. 转换顺序
（1）规则序列
（2） 注入序列
4.触发源
5. 转换时间
（1） ADC时钟
（2） 采样时间
6. 数据寄存器
（1） 规则数据寄存器
（2）注入数据寄存器
7. 中断
（1）转换结束中断
（2） 模拟看门狗中断
（3）DMA请求
8. 电压转换
三、ADC配置步骤（单通道ADC采集，DMA读取）
一、ADC简介
STM32F103系列有3个ADC，精度为12位，每个ADC最多有16个外部通道。其中ADC1和ADC2都有16个外部通道，ADC3根据CPU引脚的不同通道数也不同，一般都有8个外部通道。ADC的模式非常多，功能非常强大。
二、ADC功能
1.电压输入范围
ADC输入范围为：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+，具体电压由VREF-、VREF+、VDDA、VssA这4个外部引脚决定。
在设计原理图的时候，一般把VssA和VREF-接地，把VREF+和VDDA接3V3，得到ADC的输入电压范围为0~3.3V。
如果想让 输入的电压范围变宽，达到可以测试负电压或者更高的正电压，则可以在外部加一个电压调理电路，把需要转换的电压抬升或者降压到 0～3.3V，这样ADC就可以测量。
2.输入通道
确定好ADC的输入电压之后，电压通过通道输入到ADC。STM32的ADC有18个通道，其中外部的16个通道就是框图中的ADCx_IN0~ADCx_IN15，这16个通道对应着不同的 lO口。ADC1/2/3还有内部通道：ADC1的通道16连接到了芯片内部的温度传感器，Vrefint连接到了通道17；ADC2的模拟通道16和17连接到了内部的VSS；ADC3的模拟通道9、14、15、16和17连接到了内部的VSS。
外部的16个通道在转换的时候又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。
（1） 规则通道：我们用到的都是这个通道。
（2） 注入通道：是一种在规则通道转换的时候强行插入要转换的一种通道。如果在规则通道转换过程中有注入通道插队，那么就要先转换完注入通道，等注入通道转换完成后，再回到规则通道的转换流程。所以，注入通道只有在规则通道存在时才会出现。
3. 转换顺序
（1）规则序列
规则序列寄存器有3个（SQR3、SQR2、 SQR1）。SQR3控制着规则序列中的第1～6个转换，对应的位为：SQ1[4:0] ~ SQ6[4:0]，第一次转换的是位4:0 SQ1[4:0]。SQR2控制着规则序列中的第7～12个转换，对应的位为：SQ7[4:0] ~ SQ12[4:0]。SQR1控制着规则序列中的第13～16个转换，对应位为：SQ13[4:0] ~ SQ16[4:0]。
具体使用多少个通道，由SQR1的位L[3:0]决定，最多16个通道。
（2） 注入序列
注入序列寄存器JSQR只有一个，最多支持4个通道，具体多少个由JSQR的JL[2:0]决定。如果JL的值小于4，则JSQR与SQR决定转换顺序的设置不一样，第一次转换的不是JSQR1[4:0]，而是JCQRx[4:0]，x=（4-JL），与SQR相反。如果JL=00（1个转换），那么转换的顺序从JSQR4[4:0]开始，而不是从JSQR1[4:0]开始。当JL等于4时，与SQR一样。
4.触发源
通道选好了，转换的顺序也设置好了，接下来开始转换。ADC可以由ADC控制寄存器2 （ADC_CR2） 的ADON位来控制，写1的时候开始转换，写0的时候停止转换( 开启ADC转换最简单的控制方式 )。
除此之外，ADC还支持触发转换，这个触发包括内部定时器触发和外部IO触发。触发源有很多，具体选择哪一种触发源，由ADC控制寄存器2 （ADC_CR2） 的EXTSEL[2:0]和JEXTSEL[2:0]位控制。EXTSEL[2:0]用于选择规则通道的触发源，JEXTSEL[2:0]用于选择注入通道的触发源。选定好触发源之后，触发源是否要激活，则由ADC控制寄存器2 （ADC_CR2）的EXTTRIG和JEXTTRIG位来激活。
5. 转换时间
（1） ADC时钟
ADC输入时钟ADC_CLK由PCLK2经过分频产生，最大是14MHz。分频因子由RCC时钟配置寄存器RCC_CFGR的位15:14 ADCPRE[1:0]设置，可以是2、4、6、8分频。
注：没有1分频。一般设置 PCLK2=HCLK=72MHz。
（2） 采样时间
ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入的电压进行采样，采样的周期数可通过ADC采样时间寄存器ADC_SMPR1和ADC_SMPR2中的SMP[2:0]位设置，ADC_SMPR2控制的是通道0~9，ADC_SMPR1控制的是通道10～17。每个通道可以分别用不同的时间采样。其中采样周期最小是1.5个（如果要达到最快的采样可以设置采样周期为1.5周期）。
这里说的 周期就是 1 / ADC_CLK。
ADC的转换时间与ADC的输入时钟和采样时间有关，公式为：Tconv = 采样时间 + 12.5个周期。
ADCLK=14MHz（最高），采样时间设置为1.5周期（最快），那么总的转换时间 （最短）Tconv = 1.5周期 + 12.5周期 = 14周期 = 1s。
一般设置 PCLK2=72MHz，经过ADC预分频器能分频到的最大时钟只能是12MHz，采样周期设置为 1.5周期，算出 最短的转换时间为 1.17s，这个才是最常用的。
6. 数据寄存器
ADC转换后的数据根据转换组的不同，规则组的数据放在ADC_DR寄存器中，注入组的数据放在JDRx中。
（1） 规则数据寄存器
ADC规则组数据寄存器ADC_DR只有一个，是一个32位的寄存器，低16位在单ADC时使用，高16位用于在ADC1的双模式下保存ADC2转换的规则数据（双模式就是ADC1和ADC2同时使用）。
在单模式下，ADC1/2/3都不使用高16位。因为ADC的精度是12位，无论ADC_DR的高16或者低16位都放不满，只能左对齐或者右对齐，具体以哪一种方式存放，由ADC_CR2的第11位ALIGN设置。
规则通道可以有 16个之多，可规则数据寄存器只有一个，如果使用多通道转换，那转换的数据就全部都挤在了 DR里面，前一个时间点转换的通道数据，就会被下一个时间点的另外一个通道转换的数据覆盖掉。所以当通道转换完成后就应该把 数据取走，或者开启DMA模式，把数据传输到内存里面，不然就会造成数据的覆盖。最常用的做法就是开启DMA传输。
（2）注入数据寄存器
ADC注入组最多有4个通道，注入数据寄存器也有4个，每个通道对应着自己的寄存器，不会像规则寄存器那样产生 数据覆盖的问题。
ADC_JDRx是32位的，低16位有效，高16位保留，数据同样分为左对齐和右对齐，具体以哪一种方式存放，由ADC_CR2的第11位ALIGN设置。
7. 中断
数据转换结束后，可以产生中断。中断分为3种：规则通道转换结束中断、注入转换通道转换结束中断、模拟看门狗中断
（1）转换结束中断
与平时的中断一样，有相应的中断标志位和中断使能位，还可以根据中断类型写相应配套的中断服务程序。
（2） 模拟看门狗中断
当被ADC转换的模拟电压低于低阈值或者高于高阈值时，就会产生中断，前提是开启了模拟看门狗中断，其中低阈值和高阈值由ADC_LTR和ADC_HTR设置。
e.g. 如果设置高阈值是2.5V，那么当模拟电压超过2.5V的时候，就会产生模拟看门狗中断，反之低阈值也一样。
（3）DMA请求
规则和注入通道转换结束后，除了产生中断外，还可以产生DMA请求，把转换好的数据直接存储在内存里面。一般在使用ADC的时候都会开启DMA传输。
注：只有 ADC1 和 ADC3可以产生 DMA请求。
8. 电压转换
模拟电压经过ADC转换后，变成一个12位的数字值，如果通过串口以十六进制数输出，可读性比较差，因此有时候就需要把数字电压转换成模拟电压。
一般在设计原理图的时候会把ADC的输入电压范围设定在 0~3.3V，因为ADC是12位的，那么12位满量程对应的就是3.3V，12位满量程对应的数字值是：2^12。数值0对应的就是0V。如果转换后的数值为X，X对应的模拟电压为Y，那么会有以下等式成立：
2^12 / 3.3=X / Y ⇨ Y=（3.3X） / 2^12
三、ADC配置步骤（单通道ADC采集，DMA读取）
1. 初始化DMA：HAL_DMA_Init（）
2. 将DMA和ADC句柄联系起来：__HALLINKDMA（）
3. 配置ADC工作参数、ADC校准：HAL_ADC_Init（）、 HAL_ADCEx_Calibration_Start（）
4. ADC MSP初始化：HAL_ADC_Msplnit（） （ 配置NVIC、CLOCK、GPIO等）
5. 配置ADC相应通道相关参数：HAL_ADC_ConfigChannel（）
6. 使能DMA数据流传输完成中断：HAL_NVIC_SetPriority（）、 HAL_NVIC_EnablelRQ（）
7. 编写DMA数据流中断服务函数：DMAx_Channely_IRQHandler（）
8. 启动DMA，开启传输完成中断：HAL_DMA_Start_IT（）
9. 触发ADC转换，DMA传输数据：HAL_ADC_Start_DMA（）
可以参考这篇文章：
嵌入式——模拟/数字转换器（ADC）
http://t.csdnimg.cn/ytKsU
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