* }& |% j  Z. L4 L. A% `7 J
8 m' F0 m* a/ G! O
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。
; f; V- {% ?* n9 s2 Q" }% o
$ v2 R4 J* E0 P

6 _. _+ e# P/ u6 P) ?+ H

) R! R4 M- \/ \" @4 `+ `' B. N2 W$ E
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。
  U) _' r4 C. n) r. i, r; O

4 ~8 T+ A% x! ~; g5 z; Q$ U( o0 e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】
2 {" I2 E# r; V+ }# n6 D1 C
1、TIMER1 更新事件触发ADC的转换；

0 }- n0 S9 e5 o/ G2、CPU基于EOC中断获取ADC结果；
8 G0 k4 N# O) r+ s
3、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；
) t; u6 O+ @+ \: T5 Y4 @
4、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。

9 W1 F0 U# h& f) g

: i1 f" Z( W; @% g5 R. P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.

使用CubeMx图形化工具进行配置，先看TIMER配置：

, O; @  y  b. f

再看看ADC的基本配置：

. y: P2 h! S" n( i

LPUART的基本配置：

, l. F. \+ f, Q, t
# Y* A/ X& u) W9 Q3 q: W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。

使用CubeMx主要配置主要是上面这些。

  s% g) G2 r( J2 A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。

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。
0 j2 A( Y" g( f. l2 q, G/ 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。】
* X$ O+ c9 x: h7 ^2 k
. T3 ]1 q  \. ?

7 l! }- ~2 z$ J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】。

/ p* F7 F# q4 W, w5 R3 q
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。

$ q: g, R! c# w  e! D2 T

  \6 l; L/ q8 \, h. e
! ]( l. f" B4 s1 [' R+ `完成各项配置后，创建软件工程。添加必需的用户代码：
. x5 D6 O3 e# H& d: o6 W) ^2 |- n

1. #define TX_Timeout (9999)
   
2. 
   
3. #define TS_CAL1_ADDR  (0x1FFF75A8)  //用于计算温度传感器数据
   
4. #define TS_CAL2_ADDR  (0x1FFF75CA) //用于计算温度传感器数据
   ' w3 O9 P" q( U0 j' b
5. 
   
6. #define size1 (40)
   % l( U: E+ `' d9 x' @
7. 
   
8. char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];
   4 t/ j: E; e: F1 z* t8 t; ]' H
9. 
   ' \1 d; l% n; Y
10. uint16_t ts_c30,ts_c110;
    
11. 
    
12. uint16_t ADCResult[3],convCNT;
    
13. 
    
14. volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;
    
15. 
    
16. float    VBATVolt;//存放BBAT电压最终结果
    
17. float    VRefint;  //存放Vrefint电压最终结果
    
18. float    Temperature;//存放片内温度℃最终结果
    
19. 
    / e; q+ F. n4 f# h; z9 V: Z
20. int main(void)
    * p; d5 R# G, G9 P  B8 d: M
21. {
    
22. /* USER CODE BEGIN 1 */
    9 [/ L4 e, J* x5 ?% `' U
23. 
    # z! X% G5 E5 r1 K6 n6 N3 u" ^
24. /* USER CODE END 1 */
    + o. r1 o0 j( N$ N  U  i! ]% \
25. 
    / a' H% j3 a# k
26. /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    
27. 
    - y1 S  U) v! Q+ w5 }7 p& Q* E! o
28. /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
29.   HAL_Init();
    . h( @! p& O4 H: D$ V4 F
30. 
    
31. /* USER CODE BEGIN Init */
    
32. 
    
33. /* USER CODE END Init */
    4 i: l( V5 `* g, q# u' i3 C
34. 
    - d* Y- X  U  _0 v; u7 {% F
35. /* Configure the system clock */
    
36.   SystemClock_Config();
    " M, ~6 h" n- p# Y* X
37. 
    7 M  ]; @& R/ w6 A  p
38. /* USER CODE BEGIN SysInit */
    
39. 
    , [4 f0 \' s' ?+ n
40. /* USER CODE END SysInit */
    + j# U0 }) k$ _% K3 B
41. 
    
42. /* Initialize all configured peripherals */
    $ U% J9 N% s5 D* b+ S2 C! g- c: i1 W
43.   MX_GPIO_Init();
    
44.   MX_DMA_Init();
    
45.   MX_ADC1_Init();
    
46.   MX_LPUART1_UART_Init();
    3 x8 f* Q% W. x9 a3 A5 {! p) {
47.   MX_TIM1_Init();
    2 c4 L" J" W: K4 C) u
48. /* USER CODE BEGIN 2 */
    
49. 
    
50.    ts_c30 = *(uint16_t *)(TS_CAL1_ADDR); //读取30℃时的ADC校准值
    3 ^, Z' G3 ?) [
51. 
    
52.    ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//读取110℃时的ADC校准值
    
53. 
    7 C. ], n$ l& U5 r# P7 f$ Z
54.   HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1 , ADC_SINGLE_ENDED);//ADC校准
    1 k" n8 ~- N2 l& l" B6 C) p
55. 
    - r& ?3 e7 l5 ]4 y' W, G& a' w
56.   HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);//启动ADC并开启转换中断
    
57. 
    8 @4 ^% v" B2 X' f4 t0 N" Z
58.   HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);
    " c7 C$ V" g: w  D
59. 
    ( v7 [: ?# E& `+ s
60. 
    
61. /* USER CODE END 2 */
    
62. 
    
63. /* Infinite loop */
    
64. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    2 B# q5 F% s. ^% M) J
65. while (1)
    
66.   {
    
67. /* USER CODE END WHILE */
    ( s" f" ]9 G) x; \
68. 
    % d* G0 q+ H: X; r; l+ H  {, M
69. /* USER CODE BEGIN 3 */
    
70. 
    & u) j0 e8 o4 l/ S
71. if (EndofCon_Flag!=0)
    
72.   {
    5 R3 w( C! J/ x+ @1 n; \
73.     VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  
    9 U& P( h7 I2 t" B  Q9 ~
74. 
    7 I) i/ f5 v; Z
75.     VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  
    
76. 
    
77.     Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);
    5 B0 q' |) M  ^- Q6 @; j
78. 
    1 r5 y2 K( @7 J8 |
79.       EndofCon_Flag=0;
    % |4 I; l( Y- ^1 D) g, V1 Q( t
80. 
    
81. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);
    1 x$ l" l& p( {
82. 
    9 f+ C  b# ^  C
83.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);  //for auxiliary test
    
84. 
    
85.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
    $ v: J: J7 j4 N, _0 |; r! R
86. 
    
87. while(Completed==0){}
    4 q2 y3 s7 p2 q7 `
88.       Completed =0;
      ^8 V. c' Q3 _3 e9 A) @
89. 
    , D- J" r* n& x) }1 i
90. 
    
91. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
    
92.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
    ' Y% z& n( m- p8 a2 u6 W- \# f* o1 |
93. 
    : ?8 t- F  |! F
94. while(Completed==0)  {}
    2 `) S" T1 r# n! j" C$ p: |7 a
95.       Completed =0;
    2 b/ C- Z9 E$ G4 N0 M+ k
96. 
    , h0 e8 m: k/ g& b
97. 
    
98. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
    
99.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));
    $ H" ^$ U+ n: N7 r! b# H: o" E
100. 
     
101. while(Completed==0){}
     
102.       Completed =0;
     ) F: I+ Z! Y6 ~1 C( n1 b
103. 
     & o! z( P  e! l
104.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test
     
105. 
     ' s$ v5 }3 O* y
106.    }   
     - m; E2 S  ]4 [  A' H, t
107. 
     ( y9 J1 z5 D7 p$ o% K
108.   }
     : V' f( L3 M* c8 k
109. /* USER CODE END 3 */
     
110. }
     . z( z. t% H: D' e, x
111. 
       Z3 t% X0 i9 n+ ]3 r0 X
112. //ADC EOC 中断回调处理函数
     9 L$ ?- _4 t) k4 ]2 T, j, U( k( T
113. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
     - t) x5 w' c  o9 M1 F
114. {
     # b5 S. n& d1 i8 l- U
115. 
     
116.   ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换结果并存入数组
       C' ]: R2 p+ M. ^/ [$ l+ B6 q
117. 
       m8 z" _9 N4 A/ o' q& r
118.   convCNT++;
     ! `# x1 G9 N* g0 U5 c, y2 v1 p# Q
119. 
     
120. if(convCNT==3)  
     1 E$ o" q& Y" ^# ?! }, `5 [' t
121. 
     4 h1 I; F3 {. e/ C
122. {
     9 |8 V/ E" f9 w1 L1 h! P
123.     convCNT=0;
     1 J1 m. X$ n1 i4 p
124. 
     4 r# O: h. S  M2 A. R0 O& z
125.     EndofCon_Flag=0xff;
     : a8 z' |$ o  D6 g3 E
126. 
     4 ]/ Q2 _. `1 t' W& e* w" v: K
127. sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  \r\n",Temperature);  
     9 y' E/ Q0 U$ o! |
128. 
     
129. sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  \r\n",VRefint);  
     5 E  t  ~# T) m5 d# j7 |- x
130. 
     
131. sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  \r\n\r\n",VBATVolt);
     % n& @3 u4 M' M5 ^; f6 u
132. 
     ( `. w9 P+ s; `; B/ B( |. O
133. }
     . F6 K& z" M1 A4 C
134. 
     ) E& }! K8 D; R1 Z0 z1 \7 O
135. }
     
136. 
     
137. //UART DMA 传输完成中断回调函数
     8 E' |# m; l  |6 M2 \1 \
138. 
     
139. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
     1 ~# K4 }) ^- w
140. {
     
141. 
       F6 I8 R/ |5 u- F9 _2 P
142.   Completed=0xff;
     
143. }

复制代码

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。
: A) h0 G) M: h6 k5 O8 g

1 o- C& K2 i7 w) H

0 m5 v: H0 e7 y
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。
% f1 O3 m- D7 q9 [
+ U+ x0 b+ ?+ x3 v5 Q' c/ [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》】

3、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：
' s6 r3 m6 I, d( q

1. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
   
2. 
   ; o$ B5 S% W" s, \5 D+ M' h
3. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
   9 v- F0 r* v3 q7 O8 r
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。

0 o9 W+ g' E: u- j4 e3 V: x

( l8 X3 S; R5 j2 e6 L% ?2 T- D0 s
$ ^5 c$ a2 v8 a$ Z, L! n4 O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。
+ ?# I& G2 ^0 d% Z) [
' D1 s' }. O4 U. H/ u9 W  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。

下图的三路波形是我调试时辅助使用的。
8 f. {6 F3 P. [3 e! Q0 E
, g8 r( i% b" v8 t% x, v1 Z8 r第一路表示计数器的计数变化，显然是单向向上计数模式。

% @: r5 v, e0 n8 j! |* j第二路是TIMER1通道1的PWM输出波形。
0 Q; b+ _! I! C1 H
, |. j8 v, Y- p7 j5 A! c9 d; @: ~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。

  m8 I- _9 y; e- c

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/ V) u  J5 I! n

  a  u& n; W7 ]: }) i7 _