STM32_7（ADC）

一、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（有个需求，如果光线或温度高于或低于某个阈值，就会执行一些操作）
• STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

1. 逐次逼近型ADC

        IN0~IN7，通过通道选择开关，选中一路，输入到比较器进行转换和比较。首先是一个电压比较器，它可以判断两个输入信号电压的大小关系，输出一个高低电平指示谁大谁大小。 这个比较器有两个输入端，一个是待测电压，另一个是DAC电压输出端，DAC是数模转换器，给它一个数据，他就能输出数据对应的电压。一个是外部输入端的未知编码电压，一个是DAC输出的已知编码电压，他们同时输入电压比较器，进行大小判断。如果DAC输出的电压比较大，就调小DAC数据，如果DAC输出电压小，就增大DAC数据，直到DAC输出的电压和外部通道输入的电压近似相等，那么DAC输入的数据就是外部电压的编码数据。

2. STM32ADC框图

        使用规则通道配合DMA就可以不用担心数据被覆盖。

        EOC是规则组的完成信号，JEOC是注入组的完成信号，这两个信号都会再状态寄存器里置一个标志位，读取标志位就可以知道是否转换结束。

3. ADC基本结构图

4. 输入通道

5. 转换模式

① 单次转换，非扫描模式

        比如序列1为通道2，之后就可以触发转换，ADC对通道2进行模数转换，过一定的时间后，转换完成，转换结果放在数据寄存器里，同时给EOC标志位置1。

② 连续转换，非扫描模式

        连续转换与单次转换不同的是，它再一次转换结束后不会停止，而是立刻开始下一轮的转换，之后一直持续下去。

③ 单次转换，扫描模式

        单次转换跟上面的单次转换非扫描模式大致一样，但是扫描模式就会用到菜单列表，可以连续对选中的位置进行转换，转换结果都放在数据寄存器里，但为了防止数据被覆盖，需要用到DMA及时把数据挪走，7个通道转换完成之后，产生EOC信号，转换结束。

④ 连续转换，扫描模式

6. 触发控制 

7. 数据对齐

① 数据右对齐

② 数据左对齐

        12位ADC，但数据寄存器有16位，就分为数据右对齐和左对齐。一般情况下是选择数据右对齐，数据左对齐会让误差变大，因为一位就是要乘2，进4位就是乘16，所以一般不用，除非就用简单的判断，把数据的高8位取出来，舍弃后4位精度。

8. 转换时间

• 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

9. 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

10. 硬件电路

二、代码部分

1. 单通道配置代码

#include "Bsp_ADC.h"void Bsp_ADC_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);                            // 1.时钟配置RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                                               // 2.ADC分频，ADC最大14M，接近来的时候是72M，所以要分频到14M以下GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                            // 3.GPIO配置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);ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);     // 4.配置规则组// ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); // 相当于填充菜单列表方法ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                                              // 5.配置ADCADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                          // 数据对齐ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                                         ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;             // 外部触发转换选择//ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                           // 连续转换模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                                                          // 6.开启ADCADC_ResetCalibration(ADC1);                                                     // 7.校准ADCwhile (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                         // ADC软件启动转换,因为开启了连续转换模式，所以只开启一次即可// 如果需要看门狗和中断，则需要额外配置(开启看门狗和中断配置)
}uint16_t ADC_GetValue(void)
{//ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                       // ADC软件启动转换//while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);                        // 等待ADC读取EOC标志位为1;   并且也不需要判断标志位了return ADC_GetConversionValue(ADC1);                                            // 返回ADC1的值
}

2. 多通道配置代码

#include "Bsp_ADC.h"void Bsp_ADC_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);                            // 1.时钟配置RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                                               // 2.ADC分频，ADC最大14M，接近来的时候是72M，所以要分频到14M以下GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                            // 3.GPIO配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);  // 4.配置规则组// ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); // 相当于填充菜单列表方法ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                                              // 5.配置ADCADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                          // 数据对齐ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                                         ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;             // 外部触发转换选择ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                             // 连续转换模式// ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;                   ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                                                          // 6.开启ADCADC_ResetCalibration(ADC1);                                                     // 7.校准ADCwhile (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);// ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                      // ADC软件启动转换,因为开启了连续转换模式，所以只开启一次即可// 如果需要看门狗和中断，则需要额外配置(开启看门狗和中断配置)
}/* 读取ADC的每个通道，在主程序里读取4次即可完成多通道 */
uint16_t ADC_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                                         // ADC软件启动转换while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);                          // 等待ADC读取EOC标志位为1;   并且也不需要判断标志位了ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);return ADC_GetConversionValue(ADC1);                                            // 返回ADC1的值
}