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

5 o6 h) P7 m8 C* Q! _

STM32-ADC模数转换概述

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

( l' G# |- O! |5 f, W! t

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

! y0 e4 X( @, L0 }# x' W5 S0 }5 U

/ }$ c7 I( @1 T# e* P- g6 m+ D

STM32F0-ADC特性：

; y9 M1 e' Z3 |

6 t8 n( V! w5 K4 g! }: E: P2 a9 h

12位精度下转换速度可高达1MHz

3 D7 q+ {+ z- R% \+ ~% B- B3 H! C3 x

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

5 a0 `9 P( n% i1 y6 q( K, K

采样时间可配置

+ y8 Q- O# G) E! U# v2 [

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：

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

; W( D, w$ S- Y6 e+ A- M; y, {

# M0 p' n" T9 q5 }% K6 t$ s. k" E

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

STM32F0-ADC通道的选择：

- \6 K+ J# u# g0 M: K: h. B4 h
) V  x+ e5 |, P: K

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).

/ j$ x4 i+ Z7 s! z/ E2 n

  G* i* y' W6 ~% ?( W- c6 T7 X' p

STM32F0-ADC转化模式：

0 q8 i  R. e4 S2 \& k5 Z
* ?1 l: a' s& Z& o. 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。

% L8 f, a7 w. X+ n

; H+ A1 i3 Y: Y" Z' n+ `
9 [8 i* x: w% t3 P4 u* e: p

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

6 j3 K) g  I$ D2 M

转化的时间：

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

0 O4 ^4 ?; Z; z, N

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

( `" `( V6 t5 L! r/ ]

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

2 \3 `" |/ o8 `9 p2 o

3 b% f5 s& Z* v- o1 [( L$ O

, K, Q( i9 i( h

STM32F0-ADC模拟看门狗：

% a* K6 F# U+ |1 q* L  U4 A0 M

6 ^& [9 G5 m* x. v2 ]

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

& w, |6 ^1 [" ?; Y* G

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 l2 a5 K% ?$ L5 W( i

4 X9 j, W6 D' S" Y& @

! y( b6 X1 k# R, k

注：光敏电阻光强越强则阻值越小

3 c1 @- K, s1 h  q) F3 C

过程如下：

) b2 m) A  J9 R( u# k& Y7 |! N

* \9 v8 W; e" v; v
$ U+ Y0 C- a( ~: _& {

, F  x) Z. s6 W2 `- _

- A$ l0 z8 r5 _7 n& B1 u6 \2 d# d

9 }( q, F* A% c) }

2 P" Z# `) s' g8 l

( t& `- B  o0 w# }0 F- f) c

: n& v7 f7 m) ?% t8 c. X4 f8 D

1 O: K+ k) k. e) {0 W7 j, z# r
' E4 y0 \1 ?7 {8 f3 p* G7 p0 A+ R, ~

main.c中启动ADC并使能中断

+ N0 L: b: A) p5 H2 r$ Z
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. 
   
2. int fputc(int ch,FILE *f){       
   * d! ^  p  y% G; R5 A) E
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
5.     return ch;
   8 v' n3 I: \( Z, {/ v
6. }

复制代码

1. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
   
2. {
   : h. n' Z0 z* J  b6 ?1 s6 Y* O" ]
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
   
5.         printf("light_value = %d\n",light_value);
   # g4 u0 q- l2 h
6. }

复制代码

测试结果：

% p9 T4 [% U3 T. m; D

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：

: d$ M, T' p/ a
& a5 S, V( I$ w8 l! z' i6 d

实验过程：

$ H) O8 q6 U. o) t, J0 W) _

/ C, F: q0 b& Y& N' w

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

% U# d1 K: l' \- B. U& V& F& y

打开按键中断：

导出工程：

' |- ?! u' J2 q
. ?; O; B, q* F* Z9 [

追加到按键中断回调函数

  u: ?4 r  B2 @$ s

! e4 B- T; C5 r4 b; H

gpio.c中重新编写fputc 和 回调函数，添加必要的头文件：

: k; e, C  U, Z7 ?. r7 G

1. #include "adc.h"
   + _* l! K0 G7 u. t
2. #include "usart.h"
   
3. 
   ( u! H& ]5 o, `5 f# @- x! |
4. int fputc(int ch,FILE *f){       
   
5.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   & x2 t) s: N  u( E3 i
6.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
7.     return ch;
     d. d4 j+ h( P! |
8. }
   # R/ N( K8 N# Z- A( K" P
9. 
   ) r0 e+ |7 c+ b; v/ }. y& h: q$ V
10. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    
11. {
    & L% ]( {. U( G$ r  T' X4 l
12.         uint32_t temp = 0;
    7 ^9 V9 E! C! A, a
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    
14.         {
    
15.                 HAL_ADC_Start(&hadc);   //启动ADC
      {9 S: P# m5 b, x
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
    5 A$ u" x; z6 a& b: @) u$ w4 {6 U- C
17.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    % c& x2 @& ]4 r$ Q4 a* e$ T4 F' q
18.                 printf("key adc value = %d\n", temp);
    : U; C; f# R1 Y, Z" |0 F8 C
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
    $ d$ s: \7 h9 c0 Y2 F. }9 `' \5 @
20.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
21.                 printf("light adc value = %d\n", temp);
    
22.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);  //关闭ADC
    2 s) w( Y9 a* G7 P# `& f* d
23.         }
    ! b( `. A. T& \. T! g1 r7 E
24. }

复制代码

0 m; T. g$ A+ B$ c

测试结果：

. w* @# b- z+ w4 ~) w

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
; c3 {6 W# C3 s+ `% M
+ M* d2 u' F! G. e& H

. K1 r$ F/ `  J+ ^- t7 Z6 J! H

. p/ P# s- |# J0 M- s% y

) f8 m( d* ]9 Z9 ^  j

9 t( {. C( D" f. _. T8 }

- q/ s- v: |* X) p$ v3 }, N1 g

. \9 E9 ~) J! I9 @! h" |  A$ o

1. 
   
2. #include "adc.h"
   
3. #include "usart.h"
   
4. 
   ; @4 C, Y8 Y  R+ e
5. int fputc(int ch,FILE *f){       
   
6.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
7.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   . m2 N+ N) }& O
8.     return ch;
   ! q0 A' c9 H) \- u& w! x
9. }
   ; j8 ]( B- \3 S2 w; K4 I* F$ L
10. 
    
11. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    - z3 ?, F2 ]) V( b  M; W5 S
12. {
    
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    ( }, `) y! w! k0 \8 i5 N# ~4 {! _( s
14.         {
    
15.                 uint32_t data = 0;
    
16.                 HAL_ADC_Start(&hadc);
    
17.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));
    ( E& i  t: S, j% F. A& ^
18.                 data = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
19.                 printf("key value = %d    ", data);
    
20.                 if(data > 0 && data < 500)
    
21.                 {
    & O' N: ?. ~3 h. J1 R
22.                         printf("下边的按键被按下\n");
    8 z5 R5 T6 _, @0 M3 j* L0 H2 ?) u6 w
23.                 }
    ( z) Q- o4 y2 x0 g: F5 k+ L/ G
24.                 else if(data < 1600)
    
25.                 {
    
26.                         printf("左边的按键被按下\n");
    
27.                 }
      r2 C. z- t/ L9 s6 y3 C1 ]. u+ Y
28.                 else if(data < 2200)
    
29.                 {
    % H. ^$ f& v7 P' }
30.                         printf("上边的按键被按下\n");
    8 Z* ]% Q2 C3 _
31.                 }
    ' |7 s% U" |8 U8 y, L, B3 ?
32.                 else if(data < 2700)
    
33.                 {
    
34.                         printf("中间的按键被按下\n");
    
35.                 }
    
36.                 else if(data < 3100)
    & U* d8 G, @8 d" a
37.                 {
    9 L# R! v! b6 g4 R* ]2 x3 G5 K
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：

# b/ F- ^0 P' d+ w# T, J! H9 }
: O. D4 I6 t8 n8 O4 w( s0 W! j