STM32L0开发系列——01 ADC采集
前言
% |, q: R! X( z# }  B使用芯片：STM32L051C8T6
软件平台：KEIL V5、STM32CubeL0
库函数：HAL

- ]  @/ P( W7 z' }+ ^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。
% J  J8 r# N% A# \2 {" O% ?) E& h

二、ADC通道与引脚对应关系
8 w: o1 T7 [( J- E) r

" c1 Z+ r) E$ U0 Q( h1 w# I& f, ~
三、ADC相关
) g; f+ f5 Y$ q7 M# M6 e4 Y  ^8 E( f: t1、 ADC 可由 APB 时钟或 HSI16 时钟提供。
3 ]% c+ G& k: h+ u, t' [2、 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
$ [, o" U: o; F3 D# c: C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。
- n8 \6 u/ J# t9 h
. ~5 \( f6 U$ Q/ J8 w四、实验步骤
1、系统时钟配置

1. //******************************************************************************            
   
2. //name:             SystemClock_Config           
   
3. //introduce:               系统时钟配置        
   0 Z; g8 c: k- K6 w' J2 Z0 J4 h. r0 g
4. //parameter:        none  
   * P. L8 @2 g; u- s
5. //return:           none         
     X( i+ X  v8 P3 ~
6. 
   : f# P9 M" r3 [* G
7. //changetime:       2019.05.21                     
   # r: W, S& A" X  d: ^" |
8. //******************************************************************************
     ^. w. H+ w& f. Q
9. void SystemClock_Config(void)
   9 l5 R( n0 s/ [6 d2 y
10. {
    
11. 
    
12.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
    + v  j( ]+ b2 T( L! H* [# {9 X( j
13.   RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit;
    - V% l/ Z% Q: T( N6 Q3 d
14.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
    
15. 
    % I6 g' I$ u$ {9 F8 C3 a
16.   __PWR_CLK_ENABLE();
    
17. 
    9 w, J, ?1 B0 F; p; H
18.   __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
    
19. 
    9 V6 p  x$ I* f# G
20.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
      ?2 D5 u4 R8 e
21. 
    
22.         RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    " F0 c7 ]  j/ o2 r( M, S4 j5 x
23.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; //ADC的时钟源
    % h. j; p* L+ g
24.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    ) s4 m5 m$ \" d
25.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    
26.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLLMUL_8;
    
27.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLDIV = RCC_PLLDIV_2;
    
28.   HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
    : @( {# R! ^3 c" T9 S, d
29. 
    ' D) q& F* N% d
30.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
    
31.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    
32.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    
33.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    8 [% g% w/ x2 K% ?6 w
34.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    ' ~( D( ?( j! j4 g5 I$ u
35.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    
36.   HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1);
    
37. 
    . @3 H# P5 ?/ @% y
38.   PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1;
    
39.   PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;
    
40.   HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit);
    1 y6 U% t# L2 O
41. 
    ! p# C1 t  o4 n
42.   __SYSCFG_CLK_ENABLE();
    $ O. e* S) F. F4 {7 O
43. 
    ! t, Y+ D7 w& ^  S) k4 Z0 S" y0 B2 ~1 Q% W
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
# Z# L2 c& T3 j# Y7 y
2、ADC文件
5 _4 e, f0 d  E+ }& U4 |& M# J
; B: F* j! i1 [/ m% W

1. #include "main.h"
   : P- Z  Z& l3 K) x& n9 T
2. 
   $ {; u% V9 N: Q9 J: c" s: g! Z
3. ADC_HandleTypeDef hadc;
   
4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   2 Z) z$ k5 M; E# u* l
5. ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
   
6. 
   
7. 
   
8. //******************************************************************************            
   / O2 u0 B" \8 w- W) Q4 h
9. //name:             ADC_Init           
   , _3 Y) {# P& M& P0 Q8 I
10. //introduce:               ADC初始化      
    ; F- \$ ?  A* k/ ~6 a, T. d# Z
11. //parameter:        none  
    
12. //return:           none         
    
13. 
    
14. //changetime:       2019.05.21                     
    
15. //******************************************************************************
    " e% G2 l& j9 v7 _' `
16. void ADC_Init(void)
    
17. {
    
18.         uint32_t Calibration=0;
    
19.         
    
20.         __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
    
21.         __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    ; u; T& E# `' j" g
22.         
    
23.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    
24.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    ( f3 R4 V6 ~* z2 e: n
25.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    / B) q6 C  k1 u! j
26.         HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
27.         
    - Y; k2 E! _. c- G
28.         hadc.Instance = ADC1;
    + z/ l' n" N) u4 y% J
29.   hadc.Init.OversamplingMode = DISABLE;
    
30.   hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;
    * v5 i7 [' [& h4 U
31.   hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
    $ s6 L( Y0 p  Y, R; u# }9 l+ i
32.   hadc.Init.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_79CYCLES_5;
    % t! @: X! h, ~  h
33.   hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DIRECTION_FORWARD;
    
34.   hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    6 C( ~/ R1 W4 w+ k% K4 c4 W* n/ M
35.   hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
    
36.   hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    ( \" u& g8 T( v# |  g
37.   hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
    + j: @$ E! c+ J' H
38.   hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    2 B$ v2 z2 |" n, b( j
39.   hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
    3 E; B/ j, V0 Q1 Z
40.   hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    : @/ m: _3 A# O# y# N0 W6 V1 M/ c
41.   hadc.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_PRESERVED;
    
42.   hadc.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;
    2 Z: G6 _# i5 y
43.   hadc.Init.LowPowerFrequencyMode = DISABLE;
    % N% X( B; ~/ E! D& d
44.   hadc.Init.LowPowerAutoPowerOff = DISABLE;
    
45.   HAL_ADC_Init(&hadc) ;
    # T! k! M2 F' ^5 `  l$ ]% Z5 b
46.         
    
47.         //启动ADC校验功能
    
48.         HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc,ADC_SINGLE_ENDED);
    ; a4 U) s4 Q* k/ ]  e
49.         //获取校验值
    ( |' d. X3 c* l5 o6 e
50.         Calibration = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    # I) p3 ^$ B, e9 D' U- b
51.         
    
52.         // 清除之前通道
    : j  ?' m+ o+ E: ]; u3 w4 w+ W( u. @
53.         sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1|ADC_CHANNEL_2|ADC_CHANNEL_3;
    
54.           sConfig.Rank = ADC_RANK_NONE;        // 清除通道属性
    # S9 e, L# s) c% c4 Y
55.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
    
56. 
    
57. }
    
58. 
    
59. //******************************************************************************            
    * p7 [5 G7 f: j
60. //name:             GET_ADC           
    6 @. u" w( I" ?# [" b$ P/ F  r2 K
61. //introduce:               单通道采集ADC的值      
    / S4 X! \7 Q5 F  ?1 x8 ~$ K+ T
62. //parameter:        CH：ADC采集通道
    0 [( F0 H& C  Z" V
63. //return:           ADC采集值         
    
64. 
    
65. //changetime:       2019.05.21                     
    1 H+ b- {* K% {  u/ M
66. //******************************************************************************
    4 C! F1 C# P& u; W
67. uint32_t GET_ADC(uint32_t CH)
    # \5 e( H" U/ q; b4 m! s/ u( J
68. {
    
69.         uint32_t adc_conv_var;
    9 O: a# ^- f* l+ O
70.         sConfig.Channel = CH;
    
71.         sConfig.Rank = ADC_RANK_CHANNEL_NUMBER;        // 设置通道
    
72.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
    + d6 E& n7 S5 B3 J
73. 
    
74.         // 启动转换
    0 i) f! p1 d) w2 C) V0 S4 \* b# Q! h
75.         HAL_ADC_Start(&hadc);
    
76.         
    1 u, e! A0 A8 s9 P7 m( a& p
77.         // 等待转换结束
    
78.         HAL_ADC_PollForConversion(&hadc,20);// 超时20ms
    
79.         
    
80.         // 读取结果
    . ~2 F' Y" M- T- s4 @* V
81.         adc_conv_var = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    + W7 m7 O0 N: e, c3 C$ e9 [+ ]
82.         
    , |6 m+ ~* P. `6 R& N* y
83.         // 清除通道
    
84.         sConfig.Rank = ADC_RANK_NONE;        // 清除通道
    & `- \; h; X- k/ Y, D6 G. |
85.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
    + R4 g6 t( {% e) V
86.         
    
87.         return adc_conv_var;
    
88. }
    4 B* w. d8 N2 p+ B/ ]4 \
89. 
    # B! q# y7 H+ i  E! Q
90. //******************************************************************************            
    0 |( n% [2 U* o( n0 O3 z
91. //name:             Get_Adc_Average         
    8 ~/ v9 C1 T/ ]' I' R
92. //introduce:               多次采集求平均值      
    & x0 `! z+ t- @5 @
93. //parameter:        CH：ADC采集通道
    9 E3 v9 b/ z$ X. [
94. //return:           ADC采集值         
    ; q/ d) ^& O6 W, h0 H  r9 Q
95. 
    
96. //changetime:       2019.05.21                     
    
97. //******************************************************************************
    
98. 
    # d4 G2 b: Q7 e. d0 p  l* R
99. void Get_Adc_Average(uint32_t *ch,uint32_t *adcx,uint8_t times)
    8 a6 T- N$ Y" y
100. {
     4 q2 |9 J2 x0 r. c4 E/ q1 N6 x
101.         uint32_t temp_val[9]={0};
     + A. F: O3 c" I7 Z2 |
102.         uint8_t t,i;
     
103.         for(t=0;t<times;t++)
     . i- a- S' u' J
104.         {
     
105.                 for(i=0;i<9;i++)
     5 Q: J+ K- V  p4 R4 @' s4 |9 Q- O) N
106.                 {
     " f0 R  l6 c6 u# ^+ o
107.                         temp_val<i style="font-style: italic;">+=GET_ADC(ch);
     
108.                  </i> HAL_Delay(5);
     
109.                 }
     & m* `! v! i0 l
110.                
     
111.         }
     
112.         
     2 c9 K: Y3 k, |% e# D. Z- o1 r
113.         for(i=0;i<9;i++)
     
114.                 {
     
115.                         adcx = temp_val/times;
     4 O( C) M! N* t& J6 X  V6 w, }
116.                 }
     6 `: B. N  A( v% E( |* _
117. 
     
118. }         
     

复制代码

4 q! O. J1 g1 ~/ q% Z5 _8 @! H3、main中测试

1. while(1)
   , I: _% p! j3 z. s+ D0 d! b
2. {
   / g) |4 I( r* d$ I% V* m1 ]
3.         BATTER_VALUE = GET_ADC(ADC_CHANNEL_1);
   6 k' s0 {: B0 y$ O+ W  G) o
4.         temp=(float)BATTER_VALUE*(3.3/4096)*2;        
   
5.         printf("temp=%0.2f\r\n",temp);
   
6.                         
   
7.         HAL_Delay(100);
   , Y+ O4 w1 f- X, t2 R# S
8. }

复制代码

四、实验结果
* q0 o& R2 z0 X) I
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.
% ?; n' G4 u9 x) l" w( P0 K试验成功
$ L( [& F3 n' P! c0 O
) H; v& A. P; L; O& h  W, i  E
7 R8 E$ X+ \4 Z: `9 }# }- d
: ~/ }5 @1 ^, n' ]# X) J