STM32的ADC简介

一、ADC简介

STM32的ADC是一种12位逐次逼近型模拟数字转换器。它具备18个通道，能够测量16个外部信号源以及2个内部信号源。各通道的A/D转换可以执行单次、连续、扫描或间断模式。转换结果可采用左对齐或右对齐的方式（12位）存储于16位数据寄存器中。

二、ADC特点

ADC（Analog-Digital Converter）即模拟-数字转换器，可将引脚上连续变化的模拟电压转换为存储于内存中的数字变量，从而搭建起模拟电路与数字电路之间的桥梁。该ADC为12位逐次逼近型，转换时间为1us。其输入电压范围为0~3.3V，转换结果范围为0~4095。拥有18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源。具备规则组和注入组两个转换单元，且模拟看门狗能够自动监测输入电压范围。

STM32F103C8T6的ADC资源包括ADC1和ADC2，拥有10个外部输入通道。

12位代表ADC的分辨率，其数值范围为0~2^12-1；

1us表示从转换开始到产生结果所需的最短时间为1us，对应的AD转换频率为1MHz；

16个外部信号源即16个GPIO口，引脚可直接测量电压；

2个内部信号源分别是内部温度传感器（用于测量CPU温度）和内部参考电压（基准电压约为1.2V，不随外部供电电压变化，可用于校准外部引脚电压）；

三、ADC功能图

1. 逐次逼近型ADC芯片结构框图

2. ADC框图

四、ADC基本结构

从左侧来看，有18个信号源进入AD转换器，可选择16个规则组和4个注入组，转换完成的结果会存储于AD数据寄存器，其中规则组有1个，注入组有4个。触发数据转换的触发控制部分提供软件触发和硬件触发两种方式。右侧推动ADC逐次比较的时钟CLOCK来源于RCC时钟。模拟看门狗位于上方，用于监测转换结果的范围，一旦超出阈值便会申请中断。规则组和注入组转换完成后会产生EOC信号，会设置标志位，同时也可以申请中断。

五、输入通道

 六、转换模式

ADC可选择单次转换或连续转换，扫描或非扫描模式，它们的不同组合会产生四种模式。

1. ADC单通道

- 单次转换，扫描模式失能：转换一次后停止，再次启动转换需重新触发；

- 连续转换，扫描模式失能：转换一次后自动进入下一轮转换，只需在开始时触发一次；

2. ADC多通道

- 单次转换，扫描模式使能：ADC的多个通道按配置顺序依次转换，完成后停止，再次启动需重新触发；

    - 连续转换，扫描模式使能：ADC的多个通道按配置顺序依次转换，完成后继续下一轮，开始时触发一次即可。在扫描模式下，下一次的刷新会覆盖上一次的值，且可通过DMA传输数据。

七、触发控制

# 八、数据对齐

12位ADC转换器的转换结果为12位数据，但数据寄存器为16位，因此存在数据对齐问题。

1. 数据右对齐：十二位数据靠右，高位补0；

2. 数据左对齐：十二位数据靠左，低位补0；

九、转换时间

ADC的转换过程包括采样、保持、量化和编码四个步骤。

Tconv = 采样时间 + 12.5个ADC周期（采样时间是采样与保持的时间总和；12.5个ADC周期是量化与编码所需的时间）（ADC周期是从RCC分频而来的ADCCLK，最大值为14MHz）

当ADCCLK为14MHz，采样时间为1.5个ADC周期时：

Tconv = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1us

采样时间短可提高速度，采样时间长则能避免毛刺干扰。

十、校准

ADC具备内置自校准模式。校准可显著降低因内部电容器组变化导致的精度误差。校准过程中，每个电容器上都会计算出一个误差修正码（数字值），该码用于消除后续转换中每个电容器产生的误差。

建议每次上电后执行一次校准。

启动校准前，ADC需处于关电状态至少两个ADC时钟周期。