# O5 G  G1 h- o- I5 Y0 p8 `

很多STM32芯片里往往内置了专用的ADC通道，比方用来测量Vrefint,VBAT的分压或温度传感器的输出电压信号。不同系列所内置的模拟信号通道可能有差异。这里以STM32G4系列为例，它内置了对应于Vrefint,VBAT的三分之一分压和温度传感器的输出电压的专用模拟通道。

8 p+ n1 c. w3 S5 v. W

' O3 y; m- r; K+ S6 p% F' ~

. W- r  s" R" d; d6 J! J
  A  U1 P- {9 m/ r+ O下面的示例就是针对上述3个通道进行ADC，并测量相关电压和片内温度，最终得到3个结果，分别是VRefint电压，VBAT的电压，片内温度。

5 [3 w+ a. s5 s- v( P

; \, q- N+ r. J# S* w8 x; Z实现过程是这样的，大体分四步：【有点点麻雀虽小五脏俱全的味道图片】

& X+ Y3 g' b8 }% S- Z1、TIMER1 更新事件触发ADC的转换；
* b7 B- s- l/ {0 t, O2 Q* c
5 D7 a) K" N* p8 m0 |4 t1 y, o2、CPU基于EOC中断获取ADC结果；
; I3 _" c' W% Y% N) @
9 Y4 x% r- \  e- X3、对ADC结果进行换算，得到电压值和温度值存放在特定内存位置；
/ f1 q+ u+ S- h" t9 H& T8 f
: k' Q5 \0 B& L: |& V; Q4、基于DMA传输通过UART将最终结果在串口终端显示；

其中，TIMER1的CH1输出PWM波形，其更新事件做ADC的转换启动信号。每次的TIMER更新事件触发ADC，3个通道扫描方式转换。这里的UART使用片内LPUART，使用它主要是考虑它跟板载虚拟串口直接相连，没有其它特别用意。
+ G" [% y! d3 c8 d$ C/ e9 V
! w6 o8 R$ F' |

我使用STM32G474Nucleo板来进行下面实验。其中VDD=3.3v,VBAT与VDD相连。另外，ADC模块的参考电压也是3.3v.

  s/ }/ ^% j2 s3 W使用CubeMx图形化工具进行配置，先看TIMER配置：

3 F+ C' P# w2 A( x" L9 l, X
再看看ADC的基本配置：
7 n; Y( l% l+ _( T7 Z( |3 L- x

  f# S6 V# l& M3 |3 P9 A$ o3 X/ M
$ t+ T' j3 S0 N4 i- a7 SLPUART的基本配置：

" f( E) F; }$ {. q4 u& w; L  v, @

3 O& o: v4 q8 J- ~
因为要使用ADC中断和UART的DMA传输，记得做ADC的中断响应使能配置和LPUART的DMA配置，这里只使用UART的TX DMA功能。
+ ?9 A5 |# x' W- [9 ~  K' j4 {

& N' S$ x5 O) u) e: [1 G
6 ^- T" D. L6 B* W% b' L) g# w使用CubeMx主要配置主要是上面这些。

在组织用户代码前，先简单介绍下片内温度传感器的内容。该温度传感器针对不同温度有不同电压输出，其输出电压跟温度呈线性关系。ST公司针对片内温度传感器在两个特定温度【30℃和110℃或30℃和130℃】、基于特定参考电压【3v或3.3v，不同系列以数据手册为准】生成了1组校准值并存放于片内特定FLASH位置。
; {* Y# j; i- ~! Y, B
STM32G4系列的校准值是在参考电压为3v,30℃和110℃条件下的两个值，在数据手册里还给出了校准值的片内存放地址。

' i( t" {: F: Q$ |- w' ?

8 ]5 q5 l) p# Q9 t, z" [
2 u  m. J" B3 L: y0 {: i针对这个温度传感器的使用，ST公司在参考手册里还给出了计算公式。其实，有无这个公式无所谓，我们不难自行推理出来。【TS_DATA代表某时刻测得的传感器输出电压对应的转换值，TS_CAL1/TS_CAL2分别表示在30℃和110℃条件下基于传感器输出电压的转换值。】
4 J0 K* i" E) Z& r& t
& x- Z, v5 O0 A; n( F7 Y

1 M: u) J3 x5 d3 t4 e另外，前面提过，ST公司在手册里给出了温度传感器的两个温度下的校准值，但要注意生成校准值的ADC模块所用参考电压跟我们实际应用时AD模块所用的参考基准电压可能不一致。如果不一致，就必须将ADC值换算成同一基准参考电压条件下的数据。目前在ST手册里也特别强调这点了。我把上面一副图再贴一遍于此【见黄色语句提醒】。
9 v* e# W6 B* g& t

* q% f4 g4 S) v7 J# M& r9 K
& L. I% p& d* c+ K( p关于这点，我们也不难理解。同一待测信号、同一ADC模块在不同基准参考电压下转换值往往是不一样的。见下面示意图加以理解。
; b/ l& U* u" a& ~/ f

3 E6 f2 ], C! D  L$ d- w- X" z
完成各项配置后，创建软件工程。添加必需的用户代码：

: s) s: L: l# @0 d$ [4 h

1. #define TX_Timeout (9999)
   . _5 e8 @( ~1 q0 a$ ~! w3 V
2. 
   & I/ ^# e5 c: T
3. #define TS_CAL1_ADDR  (0x1FFF75A8)  //用于计算温度传感器数据
   * I: T' Y! p- T( K0 |
4. #define TS_CAL2_ADDR  (0x1FFF75CA) //用于计算温度传感器数据
   
5. 
   3 W: g/ r9 j: K' X
6. #define size1 (40)
   2 w; ^4 r$ s/ g% F) q3 S
7. 
   9 l# G) T5 ]6 h* y$ C
8. char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];
   3 Z% @, r" J. q; r) m" H- L+ h
9. 
     v: m7 w7 o4 P/ b' e( J
10. uint16_t ts_c30,ts_c110;
    
11. 
    
12. uint16_t ADCResult[3],convCNT;
    
13. 
    
14. volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;
    4 l7 U2 v) v5 ?$ w
15. 
    
16. float    VBATVolt;//存放BBAT电压最终结果
    5 X3 W$ V( h; |# P3 b& T
17. float    VRefint;  //存放Vrefint电压最终结果
    7 C1 V- b3 ?* X+ L9 c3 a4 a
18. float    Temperature;//存放片内温度℃最终结果
    
19. 
    
20. int main(void)
    
21. {
    3 H# B5 {4 ~2 W8 |" `
22. /* USER CODE BEGIN 1 */
    
23. 
    
24. /* USER CODE END 1 */
    $ H1 W" o& `$ @1 _$ f$ f
25. 
    
26. /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    # z# V1 j7 `4 s) f; A# p9 e
27. 
    
28. /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    ) _3 t% j7 s4 y) t% r) x3 e6 `% i
29.   HAL_Init();
    
30. 
    
31. /* USER CODE BEGIN Init */
    6 ^/ `) N2 W# N8 a( c
32. 
    
33. /* USER CODE END Init */
    " Q4 G6 s9 G3 S* Q: T, H! Z
34. 
    3 b+ ~* w/ S. m' B% w' g8 \
35. /* Configure the system clock */
    6 s& c5 z8 b4 B* R$ S; |0 v
36.   SystemClock_Config();
    6 X+ W; M; _) H" ?4 V. m
37. 
    ) W3 h  y& i) y  @7 G$ b* N
38. /* USER CODE BEGIN SysInit */
    ) k: N8 G( a* J: }% @! E
39. 
    
40. /* USER CODE END SysInit */
    
41. 
    - k! j' |1 b, s& ?
42. /* Initialize all configured peripherals */
      C& ?3 {8 G: u( m6 Z+ a6 r: k
43.   MX_GPIO_Init();
    
44.   MX_DMA_Init();
    
45.   MX_ADC1_Init();
    * ?; E; U' F8 O  v
46.   MX_LPUART1_UART_Init();
    
47.   MX_TIM1_Init();
    
48. /* USER CODE BEGIN 2 */
    
49. 
    ' f7 ^* ^) `- j
50.    ts_c30 = *(uint16_t *)(TS_CAL1_ADDR); //读取30℃时的ADC校准值
    2 L4 r# q0 L+ C3 g
51. 
    2 b5 \. _- |0 J* P0 \
52.    ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//读取110℃时的ADC校准值
    2 u) T/ T* R0 O2 K  Q2 J% X$ J( T
53. 
    ( ?+ H. W" r5 s. i
54.   HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1 , ADC_SINGLE_ENDED);//ADC校准
    7 J4 Y9 e0 t. p
55. 
    , m+ e2 i, V- T' x# n
56.   HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);//启动ADC并开启转换中断
    - A$ Z5 \( K6 I  w# C5 [
57. 
    
58.   HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);
    4 ~. l9 y- u+ n, }" s% V
59. 
    
60. 
    
61. /* USER CODE END 2 */
    
62. 
    0 U, w+ R5 _2 l+ H8 n. r
63. /* Infinite loop */
    ! @0 C2 i: o. ?, W
64. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    
65. while (1)
    
66.   {
    0 r5 [- c9 P. g
67. /* USER CODE END WHILE */
    
68. 
    
69. /* USER CODE BEGIN 3 */
    
70. 
    
71. if (EndofCon_Flag!=0)
    
72.   {
    4 G4 v. j" q. a6 q* S( \
73.     VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  
    
74. 
    
75.     VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  
    ! F9 i2 R3 Y$ K3 u& e
76. 
    
77.     Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);
    
78. 
    , m4 v: k/ Z+ Z
79.       EndofCon_Flag=0;
    ( a( s: I2 q) |/ y
80. 
    
81. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);
    
82. 
    " n& `0 T  l) B" F$ \
83.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);  //for auxiliary test
    
84. 
    - E+ x" }+ t7 Z* ~
85.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
    8 f! Y9 p/ u9 {/ o# F
86. 
    
87. while(Completed==0){}
    
88.       Completed =0;
    , v. h/ K8 f( v2 L
89. 
    ) p% X; s) {5 T: h
90. 
    
91. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
    
92.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
    
93. 
    
94. while(Completed==0)  {}
    4 {  d/ ?: l% W, A" c
95.       Completed =0;
    # D" x* ?/ o$ c, Q* l
96. 
    ; b' ^, V) e% |; E
97. 
    , w8 h7 q/ F" V0 W) b/ d, u
98. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
    
99.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));
    
100. 
     % L$ r! b% o# h; Q5 k. j$ a$ \& o
101. while(Completed==0){}
     7 E1 b4 c5 E% I% g" B( |  L
102.       Completed =0;
     , m7 I! y4 ]$ C4 w
103. 
     , d6 {( V+ S9 j5 a9 C+ a! K6 m
104.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test
     
105. 
     & {+ k* F# t. {4 J
106.    }   
     
107. 
     " S) o0 m; ]# U" n7 G
108.   }
     
109. /* USER CODE END 3 */
     / G/ n/ s3 ~( V  Q; G7 K- t
110. }
     ' Z( [" v2 o1 y6 Q9 K. Z
111. 
     7 P( V0 Z) ^! a
112. //ADC EOC 中断回调处理函数
     9 W1 ~: l! i+ t$ B* g" ]& I6 w
113. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
     ' L6 G$ \, e/ ]& a' a& X
114. {
     
115. 
     ! k) q# G+ O: X. x& t
116.   ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换结果并存入数组
     / t) ^/ U0 C0 H$ H
117. 
     . ?3 F9 ~; E) I2 @% Q
118.   convCNT++;
     
119. 
     1 \. K5 g/ s- N
120. if(convCNT==3)  
     
121. 
     2 m& A# [$ M1 H9 ]( m# T: r3 p+ O) {+ w
122. {
     , O. L  `' q" C; r
123.     convCNT=0;
     ! f) V7 f& {8 g
124. 
     - k5 H) b" z3 P& j" |) \
125.     EndofCon_Flag=0xff;
     6 U# J  ]8 L, K# E% t% o8 i$ C
126. 
     
127. sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  \r\n",Temperature);  
     
128. 
     
129. sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  \r\n",VRefint);  
     
130. 
     8 V5 t3 G4 n' F3 H( \0 ^
131. sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  \r\n\r\n",VBATVolt);
     2 |# E4 b/ r% A! ]; C
132. 
     
133. }
     2 g+ Z+ t. A2 C3 B1 y
134. 
     ( S; U+ R# ]) P
135. }
     
136. 
     4 n) d  Q" {' Y+ a1 r. n$ Y
137. //UART DMA 传输完成中断回调函数
     ( o, S. g' u! }8 Z" N$ r: Y8 z
138. 
     
139. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
     
140. {
     
141. 
     * Z) m' B) b4 R) C6 J! {9 U0 _/ ~
142.   Completed=0xff;
     
143. }

复制代码

8 X5 {# y' U3 v7 U" o9 s3 ~基于上面的配置和测试代码，我们就可以看到最终的结果了。定时器周期性地触发ADC，每得到3个ADC结果就进行数据处理，然后通过UART以DMA方式传输到串口终端。注意VBat电压是测量结果再乘以3得到的。
4 {7 K% u3 y3 O: A
. D$ N% w  f  E- t7 R& F

8 b- Q0 Q2 `. B0 n8 a: S

针对上面的应用演示，最后给几点相关应用提醒：

1、针对温度传感器做测量时，校准时使用的参考电压与实际应用不一致时要做换算，换算成相同参考电压的数据后再做计算。这点前面也提过了。

2、使用TIMER的TRGO触发ADC,如果选择类似比较事件、更新事件来触发ADC时，此时ADC对触发极性的选择是无效的，或者说ADC的转换仅依赖于触发事件时间点。如果是选择TIMER的Ocref信号作为触发源，此时ADC的硬件触发的极性选择是有效的，可以是上沿或下沿触发，甚至是双沿触发。这时就得根据需要选择合适的触发沿。【可以进一步阅读本公众号文章《STM32定时器触发ADC的时序话题》】

! l5 s" q8 [" x# a3、这里使用UART的DMA传输依次显示三个结果于串口终端，三个启动UART DMA传输的函数须保留适当时间间隔，即等上次传输完成后再启动下一次传输，因为这里每次传输使用的是同一DMA通道。否则没法全部正常输出。比如若把上面3次UART DMA传输的代码改成下面这样子：

1. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
   5 n8 @8 m1 n: [7 D9 D, F0 j- }
2. 
   - z/ M" u2 z% f+ I; Q
3. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
   
4. 
   
5.   HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol))

复制代码

这时输出结果会变成下面的情形，总是只能看到一个结果的输出，即第一次启动的DMA传输结果。
2 p' M3 L/ c  k0 d8 p0 F+ n9 ?
. e! S' u$ f; D$ V2 u

" I  c" D8 ^& Q1 ]! _- ?如果想省事点，直接在相邻2次DMA传输间加上合适延时也行。我这里根据DMA传输完成事件来决定执行下一次发送。在DMA传输完成中断里设置Completed变量为非0值表示当前一轮DMA传输完成。

$ N6 l* R; D% p% C( _) q( e, F4、对于那些在中断和主程序里都会被访问的变量，记得将它们冠以volatile。

& W  p$ c( L% }, T' l" H( s6 D下图的三路波形是我调试时辅助使用的。
2 e" [7 T; M8 h3 i: S; a/ w4 R& z1 y
1 m5 m( L- p2 g" ~- i1 y- N# K4 l第一路表示计数器的计数变化，显然是单向向上计数模式。

第二路是TIMER1通道1的PWM输出波形。
! d/ P7 e4 @* B( H4 T- f( G$ \/ m4 E
第三路是我每次基于DMA实现UART发送时拉高拉低的波形。平常管脚电平为高，在实现DMA传输过程中拉低。
4 j! C0 Q% {% N% a
5 E; C; q$ O" ?3 _0 z

如有侵权请联系删除
转载自： 茶话MCU
7 S0 K1 y* I& ]6 E: B0 ^
! N1 z: v$ F7 b8 N6 t- ?

- h% V  M/ F# N" b& @