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

) x2 z1 Y1 |& g! B& G

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

0 L5 r, P7 j, c: i! J; D8 R* l& C

# y2 I4 _! K$ H8 r4 a) n

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：

+ t' r' n3 g6 [' ^# |1 {0 r5 K

12位精度下转换速度可高达1MHz

! X$ |# ~7 l0 O( i/ r4 z# E2 b

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

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：

$ Q0 \3 S$ S1 Z8 S( l1 c

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

$ O- }# u9 C, o0 l: N( r  d

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

4 X5 J3 O+ h5 H( _6 h- l, _

STM32F0-ADC通道的选择：

' v4 z. I  v% F) |. U

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).

1 l% I7 q$ r' f

STM32F0-ADC转化模式：

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。

$ f% v/ Z3 H7 j- F) U. b, r7 W

9 w: o1 S  {* I4 s, d

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

7 ~; H& O8 E% R% B/ V; l3 A( T: O* ?, a

转化的时间：

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

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

( c2 x! y; }& e2 R; C, ^# Q

! ~9 Z7 V; z) p, ]# G3 r! X
0 I1 ]2 G' ?* [( h2 u) \! Z

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

# ?* W# \0 @' \* D  n$ q
) c8 }% x6 F9 ?3 Y

3 q. r8 g. Z2 c! ~! k! |6 E1 e
/ ?. t1 b! f0 A( E% `/ K6 ]

STM32F0-ADC模拟看门狗：

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

+ A+ h! v7 A  b. n, u! ~+ Y

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

- ^7 E: m# s- s& w

4 O# z" a7 b0 f2 v6 S

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

+ G% N% |" ~- ?& I# [7 ~- i

注：光敏电阻光强越强则阻值越小

8 ~' p/ m! r) \

过程如下：

% B+ {' w" o! `1 K7 z: a) e! G
, [: u+ K7 t0 X. q' b" ^+ i% I

$ c% ]" m4 {) t
& Z+ ^$ a1 o& s: N$ O

+ R' ]* f$ y* B/ i* Z5 b

9 _! v5 g# [- X1 H

4 ~# E7 m, U+ H% z" G; p, u

main.c中启动ADC并使能中断

9 L# u. S2 U: ?% S
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. 
   ' n# j# S, G( Z( A0 b3 R
2. int fputc(int ch,FILE *f){       
   - q4 e- ^+ v) N6 t9 o
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   5 n. a- s( X% L7 c9 u
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   6 d1 y( o$ T  [6 T9 |; L/ x- [. F
5.     return ch;
   
6. }

复制代码

1. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
   1 w( K  {) F  a% e
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
   
5.         printf("light_value = %d\n",light_value);
   
6. }

复制代码

测试结果：

# a' H$ T) ~2 g& u4 v
+ f4 j2 H$ {0 p: @5 gSTM32-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：

  P5 C1 F! b5 Q# g; A# L  ~
& h. Q" g8 }$ j4 U1 w' S

实验过程：

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：

导出工程：

' Q+ ~' L% W% I+ E8 L! r
+ x( d" z5 A' k- |# ]

追加到按键中断回调函数

3 x1 M6 X' p9 J0 ~$ o1 n, _% |

% o0 ?! P; N4 O6 P' `& O

gpio.c中重新编写fputc 和 回调函数，添加必要的头文件：

" [' K0 s5 l- ]% @, y% t8 c

( {+ C3 H; R9 q: u

1. #include "adc.h"
   0 G7 L/ \4 M9 U3 {5 C/ C5 C
2. #include "usart.h"
   
3. 
   
4. int fputc(int ch,FILE *f){       
   7 D$ \# x2 g( x4 T
5.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   2 t- o' Y/ F; l4 y5 B
6.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
     D  u' y( G' Y% M4 E$ t
7.     return ch;
   & R- i; X2 h6 R1 q/ b3 B
8. }
   
9. 
   0 n/ \- J9 d% v6 c% i: C
10. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    
11. {
    
12.         uint32_t temp = 0;
    ; u" J& @( W: i( T3 P
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    * Q5 B% D) q( L+ U) d- W
14.         {
    4 Q* H% j  V6 N! O2 D/ L- P; \( F
15.                 HAL_ADC_Start(&hadc);   //启动ADC
    . N% X, X- z$ h  s- D- ~# F
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
    % ?7 I- W/ w8 r4 r3 g
17.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    - }7 e' ]; q- s6 p/ O# J
18.                 printf("key adc value = %d\n", temp);
    % @: F4 k9 Z" `' t* h
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
    
20.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    $ a9 h4 r& }/ [9 D. U" ], U
21.                 printf("light adc value = %d\n", temp);
    1 o3 v2 t1 q7 m  A$ P
22.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);  //关闭ADC
    
23.         }
    ' `8 s* T% i# h, ]% Z3 D, `6 _2 {
24. }

复制代码

5 S" r  \! o) [" \6 H% h/ ?0 k
+ y  k( t0 p- b& o; t1 I

6 c! ~/ D) }- B+ H

测试结果：

  @" y, C! e0 H" m* l/ W

5 a- w8 Q, L3 x, ^$ b5 p4 c

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

5 T7 l1 E8 X* _: y
: i4 L! J* h. I' P7 [

+ t7 O1 ]9 ^* a0 A  b
$ d% R  P1 G+ g" N1 }

0 Z' D  f# q* e9 o6 V& @( L

" U8 K  w! k% {5 u# L+ [
1 j3 I" h/ C+ \% \8 J( U* i" E

6 a: r# ^! u* \$ j  F( O

1. 
   
2. #include "adc.h"
   
3. #include "usart.h"
   
4. 
   
5. int fputc(int ch,FILE *f){       
   
6.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
7.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   0 W3 Q. h) z4 E" b0 n: o* q8 K) k
8.     return ch;
     E! Z4 f' X2 }, |
9. }
   
10. 
    " p( j0 L! p, V6 d. \2 a0 w
11. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    / {- m8 S" F) |$ V5 o/ w/ S
12. {
    
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    ! b$ u# {- h& u$ g! u4 g- \
14.         {
    & G  V, W" N; {+ X# T2 R
15.                 uint32_t data = 0;
    
16.                 HAL_ADC_Start(&hadc);
    
17.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));
    6 ?, u' }2 a; R4 [% U0 K( n- o
18.                 data = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
19.                 printf("key value = %d    ", data);
    
20.                 if(data > 0 && data < 500)
    
21.                 {
    ! K6 @: W1 \1 \* ^5 a& _
22.                         printf("下边的按键被按下\n");
    
23.                 }
    3 i9 c7 E6 t3 z$ {$ N. i/ o2 p, `
24.                 else if(data < 1600)
    - Y# O3 H8 x$ b% ~9 P, q
25.                 {
    
26.                         printf("左边的按键被按下\n");
    
27.                 }
    * d$ a; _2 Y6 q- d7 C; \. e
28.                 else if(data < 2200)
    0 q2 Y9 r* n& n! o' V4 \+ B
29.                 {
    , G, ]* N, F, y8 r1 y
30.                         printf("上边的按键被按下\n");
    
31.                 }
    
32.                 else if(data < 2700)
    
33.                 {
    
34.                         printf("中间的按键被按下\n");
    
35.                 }
    8 V, c! G0 v% F7 L2 H) x
36.                 else if(data < 3100)
    1 J, Y/ i; m9 Z5 U' _% I2 A
37.                 {
    
38.                         printf("右边的按键被按下\n");
    
39.                 }
    
40.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);
    
41.         }
    " S3 W  [+ Q; Q3 e9 ?
42. }

复制代码

实验结果：

$ R' H$ V) \: m. H2 n

: N7 w6 F! ?* T4 ?, q