STM32-ADC模数转换内容概要：

STM32-ADC模数转换概述

STM32-单通道采集实例

STM32-多通道采集实例

STM32-ADC模数转换概述
  M: v- S" w' ~* n. Z1 y

内容概要：

ADC简介

STM32F0-ADC时钟

STM32F0-ADC转化模式

STM32F0-ADC转化时间

STM32F0-ADC模拟看门狗

ADC简介：

ADC的作用：采集传感器的数据，测量输入电压，检查电池电量剩余，监测温湿度等。

ADC的性能指标：

    量程：能测量的电压范围

    分辨率：ADC的分辨率通常以输出二进制数的位数表示，位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长。

    转化时间：模拟输入电压在允许的最大变化范围内，从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间

9 o7 |. S5 [: G! k3 }

STM32F0-ADC特性：

: r" o! W0 i. g  a

12位精度下转换速度可高达1MHz

可配置的转换精度：6位，8位，10位，12位

转换电压范围：0 ~ 3.6V，V SSA ~ V DDA

供电范围：2.4V ~ 3.6V

19个转换通道： 16个外部通道、 3个内部通道

采样时间可配置

ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中

2 _6 g) M* t, y2 X/ s

STM32F0-ADC时钟：

APB时钟的2或4分频，最高14MHz

优点：不会有时钟域之间的同步带来的抖动，触发事件和转换的起始时刻之间的延迟是确定 的，从 而保证转换之间的时间间隔是固定的

缺点： ADC的转换时间和系统时钟频率相关，受系统频率的影响较大

; b" R4 ~. U) m  v" s& L

片上14MHZ HSI RC振荡器

优点：无论MCU的运行频率，都可以保证最高的ADC工作频率可以使用自动节电模式（自动开启或关闭14MHz的内部振荡器）

缺点：触发信号的同步会带来抖动，触发事件和转换的起始时刻之间的延迟不确定

7 S) m, l# y5 {# ^! x. t6 A

STM32F0-ADC通道的选择：

# n5 o7 T( {% X  z3 S

19路复用通道：

    ●16 个从 GPIO 引脚引入的模拟输入 (ADC_IN0...ADC_IN15)

    ●3 个内部模拟输入 ( 温度传感、内部参考电压、 VBAT 通道 )

ADC 可以转换一个单一通道或自动扫描一个序列通道。被转换的通道序列必须在通道选择寄存器 ADC_CHSELR 中编程选择：每个模拟输入通道有专门的一位选择位 (CHSEL0...CHSEL18).

3 K/ f0 K$ a  x$ e$ I/ ?1 ~" R

5 F0 `& E8 O, P" x

STM32F0-ADC转化模式：

, D, A4 @- j3 v: [, |# [! _& C: B. {- @

注：  ADC 通知应用每次转换结束 (EOC) 事件

         ADC 通知应用每次序列转换结束 (EOS) 事件。

         这些标志位都是在ADC 中断和状态寄存器(ADC_ISR)中  ADC_CFGR1可配置COUNT位 。

         每次有一个通道在转化结束之后（ (EOC) 事件），必须先读取出数据寄存器中采集的数据，然后才能采集下一个通道。

) G0 A( g  L" V$ V- G
  M9 e1 c, J% x, g/ X

STM32F0-ADC转化时间：

可编程采样时间 (SMP)：

      T Sampling 可配置：     SMP[2:0]@ADC_SMPR

      需要和外部电路的输入阻抗匹配，采样时间适用于所有通道

转化的时间：

T conversion 取决于转换精度： RES[1:0]@ADC_CFGR1

" r0 B0 `" g. M8 f( j
9 L3 l) g. _& f  E, {; Q

每个通道总的转换时间等于：  T Sampling + T conversion （采样时间 + 转化时间）

转换时间快速预览表：不需要高转换精度的应用，可以通过降低精确度来提高转换速度    假设ADC模块工作在14MHz的最高工作频率下

STM32F0-ADC触发方式：

软件触发：软件设置ADC_CR的ADSTART=1 时，触发选择有效。

外部事件触发：外部事件 ( 例如：定时器TRGO、输入引脚 ) 触发，可以设置触发源以及触发极性

5 C3 @: K& ^/ B7 {1 d, ]" o# ]

STM32F0-ADC模拟看门狗：

% E7 p  V( C0 M7 H" H$ h$ ]

检测待转换的模拟电压：（简单的来说就是检测到电压值不在预设的范围之内，则产生中断，在中断中设置报警等处理措施）

    电压超出检测范围就置位AWD@ADC_ISR，并条件性地产生中断      

    检测范围由上下门限寄存器指定、 12位的ADC_HTR和ADC_LTR有效值

模拟看门狗的使能控制：

    AWDEN@ADC_CFGR1      

    检测所有通道还是单个通道由AWDSEL@ADC_CFGR1决定      

    检测哪个单个通道由AWDCH[4:0]@ADC_CFGR1决定

: I; D9 E! @6 I

  A( k1 B! t' x2 O# x+ m

STM32-单通道采集实例

实验要求：利用ADC采集光照传感器的数据，并在中断中获取采集的结果

4 e, D: D" h) u. ?, i

0 [7 E3 p8 I/ \! w

; g' a- s  y% J% b4 A+ b

注：光敏电阻光强越强则阻值越小

1 X8 O: j% k, A+ C" U: W

过程如下：

3 z! O5 b2 q# G3 }7 W' C5 U

7 m4 j, [! E$ G2 d, ]9 }

3 S& {6 Q. Z' |+ G" U+ O

3 X( C/ j/ c0 u0 a  k( K/ r) W2 P& O

% s6 A3 @8 X% S7 ~5 H

4 }/ |5 Z1 j0 ]8 N8 k

$ W* A  _5 o2 ?8 E- l$ k6 t
+ N- w% c7 {0 O, r" B6 b0 G

7 B) G3 x# F8 I+ [7 L

. |: i% s& F( ^

; E+ j2 p! ~# P5 j) ?. X' I9 @8 E

main.c中启动ADC并使能中断

HAL_ADC_Start_IT(&hadc);//启动ADC转化并使能中断

追加到回调函数（可以在向量表中开始追加，也可以在中断程序文件中（.._it.c表示的就是中断程序文件）追加）

main.c中重新编写fputc函数，adc.c中重新编写回调函数：

1. 
   + g, ?# F/ L8 _
2. int fputc(int ch,FILE *f){       
   : a& o( V" z. H4 @6 v# d3 p" b
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   3 T4 I/ M* C! ~4 }
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   6 T+ u6 {0 p- H) Y
5.     return ch;
   ; P& t% {( K2 g( X
6. }

复制代码

1. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
   : H* Z0 x7 Q* p/ ]2 h: \
2. {
   
3.         uint32_t light_value;
   
4.         light_value = HAL_ADC_GetValue(hadc);  //获取ADC中数据寄存器采集的值
   $ m: M! X0 r5 j  U
5.         printf("light_value = %d\n",light_value);
   
6. }

复制代码

& x. \2 g% J- _8 l! F% |; ~0 x

测试结果：

$ r- |# E! x  D6 ~

: N% Q" U, O: N

# [% T! l7 q+ X7 Q: c
6 b8 l1 }3 A2 [3 [STM32-多通道采集实例

实验要求：利用ADC采集按键以及光照传感器的数据，并在按键中断处理程序中打印采集的结果

原理图分析：

实验过程：

5 Q3 s: t' h  P- j

) L" {9 n& k& w: z. \! C8 }
+ Z8 Y+ F/ P0 d8 F

配置ADC功能，因为是由按键中断进行采集，所以配置可以随便选择

打开按键中断：

导出工程：

( F; e4 Y/ U9 z7 ?

7 ~6 L/ W3 E3 M8 Q6 _2 |4 ^" m

追加到按键中断回调函数

' S7 J" Z; L! e8 j, V

gpio.c中重新编写fputc 和 回调函数，添加必要的头文件：

/ t; W& M6 \: O, z

1. #include "adc.h"
   0 a1 J2 E) n  }' v4 g9 H
2. #include "usart.h"
   1 m! K2 {+ G, }
3. 
   . ]( J: U% B0 z3 _/ S
4. int fputc(int ch,FILE *f){       
   ( _& k- d. f2 J# |
5.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
6.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
7.     return ch;
   ; y$ C: q0 N$ }/ g4 }
8. }
   5 n5 Z$ Q1 ?/ R$ Y4 k1 b
9. 
   
10. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    ' T4 s! }2 a7 m5 E& \
11. {
    
12.         uint32_t temp = 0;
    $ n2 c3 Q3 e9 N" J' ~  s
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    
14.         {
    % [; `2 E( e( V% ^* y
15.                 HAL_ADC_Start(&hadc);   //启动ADC
    
16.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));//如果ADC的状态寄存器中的EOC置位，则表示当前通道转化结束
    ! w% v. X# Q8 I4 Z/ O7 G
17.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    ) j5 k4 J, s6 l& q
18.                 printf("key adc value = %d\n", temp);
    2 K' [+ c" J+ G$ u, l, b
19.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));//如果ADC的状态寄存器中的EOC置位，则表示当前通道转化结束
    3 Y. i: I; }+ N& ~- y, F
20.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    # @: \/ c+ y* u$ m8 l
21.                 printf("light adc value = %d\n", temp);
    
22.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);  //关闭ADC
    
23.         }
    1 r. c) m' f. |4 C/ _6 M# ]
24. }

复制代码

0 e; W3 A% @! m9 i2 m# t

测试结果：

' D6 o9 w( U( j( B. S. N

利用中断和ADC识别五向键，即五向键任一按键拨动时能通过串口打印出是那个按键

, g/ q4 T. Q9 n

" l1 p5 ]9 s/ i" e
; D0 M9 U9 ]1 }  g# b
8 `, N% K8 ?" Y1 U. ]7 m

; l4 D, y0 h  x

% h  S/ _# r5 Z5 u

1. 
   ) E+ H- F$ I9 I4 n1 u0 m3 l
2. #include "adc.h"
   
3. #include "usart.h"
   
4. 
   
5. int fputc(int ch,FILE *f){       
   % y5 f; a( q* c3 M1 F/ J1 W' i
6.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
7.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
8.     return ch;
   ; Y* O6 \9 q+ f! J5 ]9 i
9. }
   
10. 
    
11. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    
12. {
    / O- |: g4 B& L- r* t* _5 a
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    $ N% P4 a; d  f5 ~% o$ _3 P
14.         {
    # K. p, o4 M. T! O
15.                 uint32_t data = 0;
    4 k- m5 ?- _  x. f7 G/ f: P9 P3 {
16.                 HAL_ADC_Start(&hadc);
    3 y/ }( e8 d8 R& {
17.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));
    
18.                 data = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    " m5 w. s# \7 N9 h; o( Z6 t  L* Y; z9 @
19.                 printf("key value = %d    ", data);
    
20.                 if(data > 0 && data < 500)
    
21.                 {
    
22.                         printf("下边的按键被按下\n");
    
23.                 }
    5 N5 V0 l1 T) A
24.                 else if(data < 1600)
    
25.                 {
    ) B8 r5 t" w" r0 ]; }9 q
26.                         printf("左边的按键被按下\n");
    
27.                 }
    . {& z5 M# w7 G3 w% Q( `; s
28.                 else if(data < 2200)
    ! ?# ~6 ~5 |$ y  l- w% O* v
29.                 {
    
30.                         printf("上边的按键被按下\n");
    
31.                 }
    
32.                 else if(data < 2700)
    9 U8 A" q  S5 x9 h
33.                 {
    
34.                         printf("中间的按键被按下\n");
    
35.                 }
    . H& }% Y& w% e- s/ {: A0 k
36.                 else if(data < 3100)
    $ ~0 w5 g& h1 H8 j1 w; v6 k$ h
37.                 {
    
38.                         printf("右边的按键被按下\n");
    5 v2 p  B2 p3 h* E, |3 ?$ P) i
39.                 }
    
40.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);
    
41.         }
    % `7 y2 u+ R; g0 ?- b. p
42. }

复制代码

( \, ^9 ^  z- |$ K$ k

实验结果：

: H. @- I2 e+ F+ l2 @( u3 K+ a