STM32L0开发系列——01 ADC采集
前言
使用芯片：STM32L051C8T6
软件平台：KEIL V5、STM32CubeL0
库函数：HAL
; e. h& I% x+ o/ j  T
一、原理图
本文介绍在STM32上使用ADC1的第1通道，对电池电量进行采集。
& W" i$ l  l! h/ R$ K
% r7 p% q  l/ E- \. o

; x* |) c- Y/ k1 u) e0 s
二、ADC通道与引脚对应关系
# Y8 T; A$ N; i7 @4 C

% P# s) f' W1 c
; r( i0 _; T) t. B7 P: E* }三、ADC相关
( M9 j2 e4 c1 k# I* k1、 ADC 可由 APB 时钟或 HSI16 时钟提供。
7 R& [8 K$ v+ j' R, B: `2 k2、 ADC 转换时间： 12 位分辨率对应的转换时间为 0.87 µs (1.14 MHz)， 10 位分辨率
对应的转换时间为 0.81 µs，若降低分辨率，可进一步缩短转换时间。
" D' e% C% ^! q; o
四、实验步骤
1、系统时钟配置

1. //******************************************************************************            
   
2. //name:             SystemClock_Config           
   / ^) s4 b1 ?! m7 G1 x# W# b
3. //introduce:               系统时钟配置        
   1 R5 W$ Y7 G, T. ~+ j8 q: T
4. //parameter:        none  
   , j3 {1 U, w' |: m, y$ J3 [" L
5. //return:           none         
   
6. 
   ) i0 T  T# X( r. V4 C
7. //changetime:       2019.05.21                     
   
8. //******************************************************************************
   
9. void SystemClock_Config(void)
   
10. {
    
11. 
    
12.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
    5 U# \, W! P& h: ]. q. \
13.   RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit;
    $ n  x- i: b: o& w) `
14.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
    ) `/ a) c9 I1 @" }
15. 
    / ~  x6 |/ K0 S  n) `! ^5 J: ?
16.   __PWR_CLK_ENABLE();
    1 E9 Z/ _1 `4 T
17. 
    
18.   __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
    
19. 
    ' h" q% }, @. t2 _+ l2 @3 N  w, B
20.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    , O4 X; M0 [+ s5 |9 N5 x- P
21. 
    6 ^7 C# \6 c: p% h
22.         RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    / |& Z. w' V5 E  X4 G; Y  c% }- _9 z& F
23.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; //ADC的时钟源
    
24.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    % {0 F9 e- @' ~( e
25.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    ) p2 E8 i4 X2 k' r0 o
26.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLLMUL_8;
    
27.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLDIV = RCC_PLLDIV_2;
    2 U9 }6 A6 k- t: y: a
28.   HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
    . R% B; O9 i8 r8 m
29. 
    
30.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
    
31.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    & F8 K3 Q/ X: k, U0 y3 u8 P
32.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    2 h6 _/ D) O: g6 f
33.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    
34.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    
35.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    
36.   HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1);
    
37. 
    7 M& k7 Z0 }7 G6 M5 {' V
38.   PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1;
    
39.   PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;
    
40.   HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit);
    
41. 
    % v( H) ^: K) |+ v( h  r6 j* t
42.   __SYSCFG_CLK_ENABLE();
    $ j. B3 ]7 H0 N/ Q' ^8 D
43. 
    2 _+ O+ G4 U& I
44. }

复制代码

注意：一开始程序中没有配置HSI时钟，采集不到电压
* c+ ]4 v+ z5 Q0 ^
2、ADC文件

1. #include "main.h"
   
2. 
   
3. ADC_HandleTypeDef hadc;
   
4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
5. ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
   + O2 H9 d. Q8 j$ \- d1 a
6. 
   
7. 
   , Q1 ^0 ?( d" l+ M0 W3 U7 ?% o, |) ~
8. //******************************************************************************            
   
9. //name:             ADC_Init           
   . j* ~7 U5 ]$ J) G6 K
10. //introduce:               ADC初始化      
    
11. //parameter:        none  
    
12. //return:           none         
    % u3 A9 O5 p7 u* q$ P5 u: u# U# J2 V7 n
13. 
    - _" R: K$ S, a
14. //changetime:       2019.05.21                     
    3 ~/ n6 m7 p$ [/ {8 r
15. //******************************************************************************
    
16. void ADC_Init(void)
    8 z: P6 N! p3 @
17. {
    
18.         uint32_t Calibration=0;
    
19.         
    : Z4 ~8 A# h9 H0 W
20.         __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
    7 _1 \/ X! R# b/ y) O, G
21.         __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    
22.         
    % `% a9 k  ^  E3 h5 ]1 J! I% M
23.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    
24.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    " U/ F1 f8 \8 b% o" ?
25.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
26.         HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    ( E' \" P4 A' l5 j/ e3 Y
27.         
    $ V' u/ t% a" `4 P0 q* p# T
28.         hadc.Instance = ADC1;
    3 \, c1 p. X$ Q) h+ N/ Z. u" W
29.   hadc.Init.OversamplingMode = DISABLE;
    * E3 x2 H% |, z, C( s1 L) h& U
30.   hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;
    " O; n* d7 ~& h
31.   hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
    ) n; ^: W% n( W. b" S9 {
32.   hadc.Init.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_79CYCLES_5;
    
33.   hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DIRECTION_FORWARD;
    & j. u# U" @* ?- ?2 ?6 q- ?9 _
34.   hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    5 r  D0 x* K( Z% L% b
35.   hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
    - V9 l- ?' a/ g9 T4 _0 z9 j4 i
36.   hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    & K! C2 Q; s9 Y! m) B  ^( {( v
37.   hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
    9 N& A2 d& Q* S& a
38.   hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    
39.   hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
    8 h' c+ r( P- q( q, p# ^0 n" B
40.   hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    1 N. k  N# |: r* N0 M
41.   hadc.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_PRESERVED;
    ) _, p, q, V4 w
42.   hadc.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;
    
43.   hadc.Init.LowPowerFrequencyMode = DISABLE;
    / t  Z9 w# u+ b4 {
44.   hadc.Init.LowPowerAutoPowerOff = DISABLE;
    : t# H/ T* a0 B, J0 s
45.   HAL_ADC_Init(&hadc) ;
    
46.         
    % @) q3 ~5 M/ v$ |$ Z/ a
47.         //启动ADC校验功能
    3 i, s$ A0 J5 ]* h/ t
48.         HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc,ADC_SINGLE_ENDED);
    + v" F! `$ ~3 e7 Y, E
49.         //获取校验值
    
50.         Calibration = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
51.         
    
52.         // 清除之前通道
    3 _" j! _; E- u0 ]# I$ o+ O
53.         sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1|ADC_CHANNEL_2|ADC_CHANNEL_3;
    ' T! V' L, s0 p* K4 ?4 D
54.           sConfig.Rank = ADC_RANK_NONE;        // 清除通道属性
    ! u& P& H1 C4 ]( c
55.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
    4 z' m* K' C- [9 @% ]6 m1 e
56. 
    0 g. ?% R$ r! ^9 F: V+ ~: t
57. }
    
58. 
    
59. //******************************************************************************            
    $ W; S" r4 ~, c* q
60. //name:             GET_ADC           
    ! ^9 k. w7 h- |: K8 I$ M
61. //introduce:               单通道采集ADC的值      
    
62. //parameter:        CH：ADC采集通道
    4 f6 c; Z5 ~& H8 i" n9 Y5 D8 [( T
63. //return:           ADC采集值         
    & C1 ~. Y( Y& I6 y, a
64. 
    
65. //changetime:       2019.05.21                     
    : q8 S, t+ p% }3 M+ I
66. //******************************************************************************
    
67. uint32_t GET_ADC(uint32_t CH)
    ; J( g" k# U1 _& k. K+ `) p
68. {
    $ B6 V. e, Y4 F; V8 W
69.         uint32_t adc_conv_var;
    
70.         sConfig.Channel = CH;
    
71.         sConfig.Rank = ADC_RANK_CHANNEL_NUMBER;        // 设置通道
    1 X8 |& W# M4 F5 j: e* `& v- d% h6 o
72.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
    
73. 
    
74.         // 启动转换
    4 j6 q+ r  F0 _! ?9 {. A: e% Z
75.         HAL_ADC_Start(&hadc);
    5 A- a! F; x# Y+ f
76.         
    
77.         // 等待转换结束
    ! @5 l$ @4 n! [& Q7 [" B4 s  x. {
78.         HAL_ADC_PollForConversion(&hadc,20);// 超时20ms
    
79.         
    
80.         // 读取结果
    0 P1 T$ e' y. k3 [, B
81.         adc_conv_var = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
82.         
    
83.         // 清除通道
    " C6 M' Z- A: t: |! S3 P+ {
84.         sConfig.Rank = ADC_RANK_NONE;        // 清除通道
    
85.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
    
86.         
    : W" @5 |. @( N' K
87.         return adc_conv_var;
    
88. }
    . J/ Z9 [& }5 F8 I$ i8 J% h' F
89. 
    ( ^6 x. k: r; }
90. //******************************************************************************            
    
91. //name:             Get_Adc_Average         
    ( n- ?  n& B. B3 Y$ g/ r) O+ B
92. //introduce:               多次采集求平均值      
    
93. //parameter:        CH：ADC采集通道
    2 X; ]9 H! n' {& Q* f7 c1 y) Y
94. //return:           ADC采集值         
    
95. 
    
96. //changetime:       2019.05.21                     
    
97. //******************************************************************************
    / ]. K0 _9 D* a8 A7 g
98. 
    
99. void Get_Adc_Average(uint32_t *ch,uint32_t *adcx,uint8_t times)
    6 C( s; F4 z& `1 j; s" \
100. {
     ) @  \7 J) F: e! Q
101.         uint32_t temp_val[9]={0};
     
102.         uint8_t t,i;
     ! d, K, u' I9 p, r2 L7 b
103.         for(t=0;t<times;t++)
     ; {7 n; d& n. J# N8 D% l3 K6 h
104.         {
     
105.                 for(i=0;i<9;i++)
     
106.                 {
     ; P! a3 h( X. l8 R, R
107.                         temp_val<i style="font-style: italic;">+=GET_ADC(ch);
     : U2 s( R. v& v$ P
108.                  </i> HAL_Delay(5);
     # k1 h) y1 n9 B1 z/ J
109.                 }
     # K  V) @0 t: F
110.                
     * J0 O: ?8 U5 n3 t
111.         }
     . E- \# v5 w9 b& U5 N. L1 {% U
112.         
     
113.         for(i=0;i<9;i++)
     ! ~4 F, T$ X1 r: d
114.                 {
     ) N3 ?* Y# S3 T5 D
115.                         adcx = temp_val/times;
     
116.                 }
     6 J5 n: g4 D& K8 b+ m! N0 }" z
117. 
     5 d( H( W1 m3 t
118. }         
     

复制代码

3、main中测试
+ V' L, ?' w% p% @/ y8 l

1. while(1)
   6 M* D  ~1 o  B( N6 r
2. {
   4 A+ p0 i# o" F0 ]
3.         BATTER_VALUE = GET_ADC(ADC_CHANNEL_1);
   , F  U1 x! ~# T, F4 v
4.         temp=(float)BATTER_VALUE*(3.3/4096)*2;        
   8 z& ~& _( b+ W9 \
5.         printf("temp=%0.2f\r\n",temp);
   & b! b& @. {/ O( O/ R, i
6.                         
   " _5 Q7 G  M1 n) l, X- r
7.         HAL_Delay(100);
   1 e' o+ a- j+ p, _5 Z
8. }

复制代码

四、实验结果

, h2 d9 w% w& F+ r* {由于ADC的精度是12bit（4096）、参考电压为3.3V，因此实际读出的电量值为BATTER_VALUE3.3/40962.
试验成功

  k! G5 L: [" F) X