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【经验分享】STM32使用HAL库实现ADC单通道转换

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STMCU小助手 发布时间:2022-2-9 22:16
  STM32的ADC转换还是很强大的,它具有多个通道选择,这里我就不细说,不了解的可以自行百度,这里只是选取单通道,实现ADC转换。在文章开始之前,我说一下数据左对齐跟右对齐的差别,以前一直糊里糊涂的,记录下来以免以后自己忘记。12位二进制最大值为 0x0FFF 左对齐操作后的结果是 0xFFF0,右对齐后还是0x0FFF。反过来看 ,若寄存器里左对齐的数据值X (相当于实际数据*16,所以左对齐转换的值要/16才是实际的值),则X>>4才是实际的数据。而右对齐,则是数据保持不变,采集到多少就多少。至于是按左对齐保存到寄存器还是按照右对齐,就看你的配置里如何选了。
  好了,下面就开始说明怎么用STM32CUBEMX实现ADC单通道转换吧。
利用中断模式
1、配置ADC引脚
  
1433771-20181129153031741-539968200.png

2、开定时跟串口,定时器用来定时打开ADC转换,这样可以达到1S内控制ADC转换次数的目的,不过有个限制,这里样子控制ADC转换次数的话,如果采样次数多,配置ADC采样速度时一定要够  快,正常配置ADC的采样频率可以通过改变其采样速度来设置的,这里我是为了方便处理,就直接用定时器去开启了;而串口则是打印转换后的电压用的。

1433771-20181129153526549-874517231.png
  
3、配置时钟
  
1433771-20181129153601155-276127748.png

4、配置ADC设置
  `
1433771-20181129153907972-233216619.png

5、开启中断模式
  
1433771-20181129154113690-349965448.png

6、串口配置默认即可

1433771-20181129154239218-469781284.png
  
7、定时器配置,定时器配置的是进入定时器中断的频率,定时时间可以根据这个频率换算出来,这里定时器的频率 = 72M / 72 /1000 =1000Hz,所以定时时间为 T = 1S/f = 1S/1000 = 1ms,所以我这里配置定时为1ms。

1433771-20181129154729430-591115694.png
  
8、基本配置我们完成了,现在我们生成工程用KEIL5打开

1433771-20181129154852211-1292340288.png
  
9、打开工程,我们现在进入代码部分
  这里我们只需要重写定时器中断回调函数跟,ADC转换回调中断函数即可。在main文件里添加这下面这两个函数

  1. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)    //定时器中断回调
  2. {
  3.     HAL_ADC_Start_IT(&hadc1); //定时器中断里面开启ADC中断转换,1ms开启一次采集   
  4. }

  5. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)    //ADC转换完成回调
  6. {
  7.     HAL_ADC_Stop_IT(&hadc1);        //关闭ADC
  8.     HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3);    //关闭定时器
  9.     AD_Value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  //获取ADC转换的值
  10.     Value_1=(float)(AD_Value*3.3/4096);     //ADC换算,这里参考电压3.3V,12位的ADC满量程为2^12=4096,转换出来的单位是V
  11.     printf("%.4f\r\n",Value_2[j-10000]);     //串口打印信息
  12.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);       //开启定时器
  13. }
复制代码
  到这里就完成单通道ADC中断转换的所有步骤啦,通过串口助手实测转换结果误差为0.0008v。

不使用中断模式
  不使用中断模式的情况下跟使用中断的类似的,首先配置的过程中不需要开启中断,至于定时器开不开看个人需要,想利用定时器定时采集的可以开,不想的不用开,其他的配置一样。生成代码后,在main文件的main函数中的while循环里添加下面代码:
  1. /* USER CODE BEGIN 3 */
  2.         for(char n=0;n<22;n++)
  3.         {  //取22个值做滤波用
  4.             HAL_ADC_Start(&hadc2);
  5.             HAL_ADC_PollForConversion(&hadc2, 10);    //等待转换完成,第二个参数表示超时时间,单位ms        
  6.             if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc2), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
  7.             {
  8.                 Value[n]=HAL_ADC_GetValue(&hadc2);
  9.                 AD_Value += Value[n];
  10.             }               
  11.         }
  12.         max=Value[0];
  13.         min=Value[0];
  14.         for(char n=0;n<22;n++)//取最大值、最小值
  15.         {
  16.             max=(Value[n]<max)?max:Value[n];   
  17.             min=(min<Value[n])?min:Value[n];
  18.         }   
  19.         printf("PC0 ADC : %.4f \r\n",(float)((AD_Value -max-min)/20)*(3.1/4096));        
  20.         AD_tr=(float)((AD_Value -max-min)/20)*(3.1/4096);    //这里我做了个去掉最大最小值后,取均值的软件滤波   
  21.         AD_Value=0;
复制代码

  这里面的一些变量就你们自己去定义了,我就不列出来了,实测误差在0.001v以内。

补充注意事项:
  1、ADC初始化后要进行校准,使用下面函数校准,可以放在ADC初始化函数后面校准
  1. HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc2);    //AD校准
复制代码

  2、传入ADC的电压不可以超过3.3V,就是不可以超过你的参考电压,不然结果不准,还有可能烧坏ADC引脚

使用DMA模式
 再次写写stm32cubemx中AD采集的问题,这次不用while里面的查询,也不用中断采样了,直接用DMA
先说下用DMA的好处:无论是中断采样还是查询采样,都需要在主程序中占用好多时间出来,嗯,你可以这样理解
那种采样都需要调用HAL_ADC_GetValue()这个函数,,,就是要取得转换后的值,中断还好点,要是查询的话,有可能会丢失数据啊. 用dma就可以避免了
DMA用的事总线时间,无线cpu干预,额,这种说法貌似有点问题.管它呢
在AD转换结束的时候自动连接你准备存取的变量的地址,数据一步到位.额,省了多少事..
使用stm32cubemx对AD的配置



然后对她的DMA配置,并开启DMA的中断


然后生成代码吧
打开main.c文件,在这个地方添加代码
  1. /[i] USER CODE BEGIN 0 [/i]/
  2. __IO uint16_t uhADCxConvertedValue = 0;
  3. /[i] USER CODE END 0 [/i]/
复制代码

在main()函数里添加
  1.   /[i] USER CODE BEGIN 2 [/i]/
  2. HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&uhADCxConvertedValue, 1);

  3.   /[i] USER CODE END 2 [/i]/
复制代码

意思是开启dma传输,传送一个字的数据到uhADCxConvertedValue这个变量里面
然后再文件的末尾处添加
  1. /[i] USER CODE BEGIN 4 [/i]/
  2. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* AdcHandle)
  3. {
  4.   /[i] Turn LED1 on: Transfer process is correct [/i]/
  5. // BSP_LED_On(LED1);
  6.     HAL_GPIO_WritePin (GPIOF,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET );
  7. }
  8. /[i] USER CODE END 4 [/i]/
复制代码

意思是AD转换完成调用这个函数,函数里使能led
也许,你会问,为毛是HAL_ADC_ConvCpltCallback()这个函数啊,这个函数不是当开启AD的中断的时候才调用的吗?
嗯,对,这个函数是这样的,但是你仔细去分析下开启AD的DMA中断函数里面,就会发现这个函数也在啊
如下图.进入HAL_ADC_Start_DMA函数里面,看到



在进入到图中的ADC_DMAConvCplt函数里面看到



OK,疑问解决,
以后用到AD就可以直接调用这个CALL了,不要纠结了.

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