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
( j6 B# [0 R6 v# i' s4 ]& o

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

STM32F0-ADC特性：

% O! l; ]8 y9 x5 A/ ]3 D  k6 Q3 b

3 O8 B% b9 z# e  l3 u$ O. t

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

' k  {/ z. j+ h! }* }

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

STM32F0-ADC时钟：

. ^. s- Q! }, m6 U

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

) H+ `, }+ I; v8 b% s9 D5 |/ r3 u

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

& z; |7 x% t+ |

STM32F0-ADC通道的选择：

4 U2 L, e$ U" B4 R- g

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).

, `+ }; ^+ z) O5 X4 F/ P% V. }6 H

STM32F0-ADC转化模式：

9 s1 Q. E& q8 B+ N$ z

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。

! Z& Y! }. ?+ [  N4 H

  [6 w' |* x- [2 ?  A4 ~# e
: {( Y. g8 q& z3 k, V6 }1 v" |

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

. [/ c) d0 D! N: C% L: m- \) s  S

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

$ g2 ?* |7 u* s, m

5 Z' m/ t3 r8 J- c. l/ ~1 u4 C

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

. a, W. ]. F; z5 \6 c8 D3 g& E$ i

' `9 X# U6 Q" x; d: s7 e2 H

, q& ]; K: R1 [2 M/ M+ {- M
; L+ \' `6 h8 M

STM32F0-ADC模拟看门狗：

% N2 Z( z: d+ m" L

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

" ]/ J6 s; z! I& R& @* k9 F2 ~

STM32-单通道采集实例
2 t. a' ]" ^  T- G

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 {6 C$ ?6 _, ^' c* E9 v/ m! s

注：光敏电阻光强越强则阻值越小

  X' y9 X! |- a0 O/ H4 ~( q

过程如下：

6 ^4 \) K# C1 X  ]/ @/ j

  y; U3 z, z; o6 c& w

5 d3 m$ c6 Y- o- P: m4 k
3 G( t: F+ V6 o0 r( u- o

0 d2 Z8 L& U3 w' p0 I, q5 Z9 O

3 w: D& r3 c* \" U
( h3 h) h: h) ]; v

- k5 `  y2 ?& i' X: }

  x- N- Y# y; X- v: Q

main.c中启动ADC并使能中断

9 E* J% @& M" D4 e; x' n0 n
( j% w2 X/ A) k! g3 ^4 NHAL_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：

& S/ n; f9 T$ C" S7 R

1. 
   0 {9 {! J7 Q7 m! A% C
2. int fputc(int ch,FILE *f){       
   ; E: v9 U3 d, y
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
5.     return ch;
   
6. }

复制代码

1. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
   
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
   7 P5 ~/ v$ ]2 w- B
5.         printf("light_value = %d\n",light_value);
   
6. }

复制代码

; x( s; t1 O! D: Y

测试结果：

# }6 q  ^2 B, x
3 G; l5 e& n! b" Z2 R+ hSTM32-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：

' X: U# v8 e) \

实验过程：

" V9 Q  s% ~$ s, q4 l

9 Q/ ^; I  I1 e. u7 d* O

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：

' f: {5 c+ ~& l6 e

导出工程：

- j) d7 E( n4 D& b; H

, @/ g. o+ Y# ~$ T

追加到按键中断回调函数

) k7 G0 o' P, g" V7 o

  p, s) ^. l5 U; q$ O! c

gpio.c中重新编写fputc 和 回调函数，添加必要的头文件：

$ |9 {+ [' O' @' u% y; ^

1. #include "adc.h"
   . F$ h. C% _+ O4 o3 d8 I6 q6 t
2. #include "usart.h"
   
3. 
   % T, N* W3 A7 j. x& z" ^# y
4. int fputc(int ch,FILE *f){       
   1 Q. q2 a+ e: s' m
5.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
6.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   # h3 B( a, Y5 g& B& H+ l/ W+ b
7.     return ch;
   9 J0 D- Y; j; r% ]
8. }
   
9. 
   6 V8 Q( ^4 g" e7 V8 R" v; f2 s
10. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    4 I6 l4 Z7 Y# f  p+ T  K' J8 Y+ N
11. {
    
12.         uint32_t temp = 0;
    ; A3 k( r# x- t/ l
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    8 \2 J5 ?, t' o) y6 T. O
14.         {
    
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
    
17.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    ! ^! q/ X- h# T3 F4 s3 w) x
18.                 printf("key adc value = %d\n", temp);
    & I. T) _) y- U, b6 ]. g7 Z
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
    + G+ W; e0 j6 @+ Q1 d
20.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    : y0 h6 s9 u8 j; b
21.                 printf("light adc value = %d\n", temp);
    7 k5 Q: z* p+ \, b
22.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);  //关闭ADC
    
23.         }
      _: U$ Q) @$ ~& _# ]9 }5 J( e  o
24. }

复制代码

# [% i2 \* G* }/ F! P
9 d$ z: E2 [! E+ t; @
9 O  x& u  d7 u4 \3 r
' A& u! d! H! B( ~3 H. {

测试结果：

* S/ o* l  Z4 q3 r( P! s

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

, O% E. @, S+ p' E

; B+ I, y1 t3 F1 X/ D
. t* Y6 Y/ _7 }

3 z' g* Z, k) D3 T: {: t1 @8 o
- o. _5 }2 p/ x/ J: x% k

/ V4 [9 ?8 S  ^- L8 z  s

* o( I1 j0 P2 @; j% G

1. 
   
2. #include "adc.h"
   6 L2 O9 O& [+ g2 D# s
3. #include "usart.h"
   3 V: f: d3 e8 U- o7 j: W; E
4. 
   
5. int fputc(int ch,FILE *f){       
   
6.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
7.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
8.     return ch;
   
9. }
   
10. 
    3 _. K4 r. p, Y
11. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    
12. {
    / i: v8 Z) _: L/ o" j
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    
14.         {
    
15.                 uint32_t data = 0;
    0 @) w7 r8 e5 t$ I7 p' I$ S
16.                 HAL_ADC_Start(&hadc);
      e" @$ M7 B1 i
17.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));
    + L& q7 P" M& {1 {' z8 a& T, R& J9 c2 H
18.                 data = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    1 S5 X: @2 _. r
19.                 printf("key value = %d    ", data);
    0 I' ~) p3 C$ {9 f, ?
20.                 if(data > 0 && data < 500)
    
21.                 {
    
22.                         printf("下边的按键被按下\n");
    
23.                 }
    & {/ R1 A7 I. _4 s. b2 O6 }
24.                 else if(data < 1600)
    
25.                 {
    
26.                         printf("左边的按键被按下\n");
    ; X3 N4 Y3 `) ]# @7 h9 c, a
27.                 }
    1 e) N- j$ J) i# _* }
28.                 else if(data < 2200)
    
29.                 {
    
30.                         printf("上边的按键被按下\n");
    * f6 e$ h8 i% Z/ K4 v6 L% s
31.                 }
    
32.                 else if(data < 2700)
      s7 t5 X' ]/ L% E4 e
33.                 {
    
34.                         printf("中间的按键被按下\n");
    9 }; d8 N3 _" m/ n$ k( U* L
35.                 }
    
36.                 else if(data < 3100)
    - Y- \$ ^! C. `( M( B; |7 q0 B
37.                 {
    % D1 P# h' `. |  |% n" P# \
38.                         printf("右边的按键被按下\n");
    
39.                 }
    
40.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);
    
41.         }
    
42. }

复制代码

实验结果：

& o$ Q% o0 j# P+ ^' a  I