STM32(5)ADC数模转换

ADC

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

12位逐次逼近型ADC，1us转换时间

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

规则组和注入组两个转换单元

模拟看门狗自动监测输入电压范围 STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

逐次逼近型ADC

原理：左边是输入通道INX，通过地址锁存和译码选择相应通道开启，然后到电压比较器，它可以判断两个输入信号电压的关系，输出一个高低电平指示谁大谁小，它的两个输入端，一个是待测的电压，另一个是DAC的电压输出端，DAC是数模转换器，给它一个数据就可以输出对应的电压，将这两个信号进行比较，再通过逐次逼近寄存器SAR进行电压调节，为了找到未知电压的编码，通常使用二分法进行寻找，假如是8位的ADC，值的范围是0~255，第一次给DAC输入255的一半，进行比较，每一次给的数值都对应了二进制的位权，对二进制从高位到低位依次判断是1还是0的过程，最后得到未知电压的编码。

参考电压REF同时是ADC和DAC的参考电压，也决定了ADC的输入范围

规则组和注入组

规则组一次最多能连通16个通道，但只有一个AD数据寄存器，所以同一时间只能存放一个通道的数据，前面存放的数据会被后面的数据覆盖，所以应该配合DMA使用，每存放一个数据就储存到DMA上，才不会丢失数据

注入组一次最多能连通4个通道，有4个AD数据寄存器，所以同一时间能存放4个通道的数据

要配置RCC的预分频器，给AD提供时钟

ADC通道对应引脚

如图所示，AD每个通道都有对应的引脚，要使用某个通道就要选择其对应的引脚

AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

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

触发方式

软件触发和硬件触发

软件触发是在程序中手动调用一条代码

硬件触发

定时器可以通向ADC、DAC最小外设，用于触发转换

可以将TIMX的更新事件选择位TRGO输出，然后在ADC模块选择触发信号为TIMX的TRGO，这样TIMX的更新事件就能通过硬件自动触发ADC转换

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

中断

1.启动看门狗，指定看门的通道，通道一旦超过阈值范围，看门狗就会申请中断，最后通向NVIC

2.对于规则组和注入组而言，它们转换完成之后，也会有一个EOC转换完成的信号（EOC.JEOC)，这两个信号会在状态寄存器里置一个标志位，读取标志位就可以知道转换是否结束，同时这两个标志位也可以去到NVIC，申请中断

数据右对齐：

数据左对齐：

转换模式

扫描：在序列表中写入多个通道依次进行转换

非扫描：只转换序列0

单次转换：对序列表转换完就结束，置EOC

连续转换：置EOC后接着转换下一个序列表

代码

/**
  * 函    数：AD初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void AD_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*设置ADC时钟*/
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
	
	/*GPIO初始化*/
	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);					//将PA0引脚初始化为模拟输入
	
	/*规则组通道配置*/
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);		//规则组序列1的位置，配置为通道0
	
	/*ADC初始化*/
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;						//定义结构体变量
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;		//模式，选择独立模式，即单独使用ADC1
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//数据对齐，选择右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//外部触发，使用软件触发，不需要外部触发
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;		//连续转换，失能，每转换一次规则组序列后停止
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//扫描模式，失能，只转换规则组的序列1这一个位置
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;					//通道数，为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数，在非扫描模式下，只能是1
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);						//将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1
	
	/*ADC使能*/
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//使能ADC1，ADC开始运行
	
	/*ADC校准*/
	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);
}

/**
  * 函    数：获取AD转换的值
  * 参    数：无
  * 返 回 值：AD转换的值，范围：0~4095
  */
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
}