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
4 R8 N; W- H2 J. a  b2 R' [

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

8 L9 w* Q3 t- }" O  i9 Q- Q; L' X

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

# v+ S; q7 l* j* n3 w, G! `

STM32F0-ADC特性：

% l1 Q( [' f6 ?; G% n% J. t; d( h

12位精度下转换速度可高达1MHz

5 M  t" \: x( V9 g$ f; `

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

4 j: Q0 L- r5 ?1 O+ F

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：

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: u3 n9 h, t! J% ~

2 K' k: J/ B. `/ _( `: _

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

8 w: D5 Q0 L$ q  Z

STM32F0-ADC通道的选择：

; G9 u7 l  Y- Y0 a5 r; P9 e
! i% Q: B1 Y0 {) E, ?/ Q

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).

STM32F0-ADC转化模式：

7 h1 ]1 }. ?" W; p

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。

9 r5 B9 A8 u$ j' |8 \: k

1 K1 p: y4 s/ P& ^' f  Y2 f. e

# t7 M; t4 R1 c2 r# E2 i

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

* P" |2 z# c2 H3 s* @

' m) `5 @2 H) R, m6 V  y

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

" g7 W8 C& }4 b2 k. R6 Q

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

' I) r+ W, O, S- k  R

" f0 A+ j% L- x! Z- S4 ~

: g. R3 P" p7 ~, s: L
$ j  n6 i' `9 o

STM32F0-ADC模拟看门狗：

8 |3 l/ ~8 z3 U' }* S2 D

/ ?# |1 c) M5 q3 C9 O+ B8 j* Y

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

* p9 p7 k% L; M

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

STM32-单通道采集实例
/ r& H# e7 o8 f* 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

) d3 N" q1 x3 @) E

0 Y$ b3 [( T( Q5 }& l

注：光敏电阻光强越强则阻值越小

过程如下：

  R5 i$ ]* w/ X! T4 a+ {( r4 `

6 t2 G" \5 T2 K* o  R8 G8 u- ~

* M' m- H- I2 c$ [
3 K  m8 s# v. t- p4 I

# m; ?, w/ y& f8 I+ P( a

# c7 L# H1 O1 w5 J8 B' s, D: V6 O: r
! H. L6 d  E' Z; |- ^; q, Y

8 J$ e& @& V0 s3 S7 U5 z( m
; f3 t! [- H) |5 Q# k  p9 _

9 `2 e0 a+ T; S& [# s; t( c4 B9 e

& y* s8 }* P) [. }: Y5 P) b9 f# A

5 G0 }) k7 q; J4 x; N
/ |- h7 J2 F0 j, D

main.c中启动ADC并使能中断

6 c, Z+ C& g; `/ C) jHAL_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. 
   & |) \$ f" Z1 j, V
2. int fputc(int ch,FILE *f){       
   9 }9 e) E  S& m/ ]$ e, Z8 d
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   ' k( I( d3 C$ @
5.     return ch;
   
6. }

复制代码

1. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
   , b5 ?$ h& ]+ w+ h& E9 @
2. {
   - ~2 L  l$ W7 h7 w
3.         uint32_t light_value;
   & i* B! @6 a' Q
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);
   : O$ V" Y) N9 r4 C. N' K7 }
6. }

复制代码

2 n% {2 Q7 J. Y: F9 B

测试结果：

2 [* m9 p7 l( o8 Y" b. {) h- C

) s2 g) V# z* ]  R, c9 x
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：

9 X9 w7 n" K4 O# B
. W% k7 n( I9 ~: a! ~' Q, f

实验过程：

; ^/ r4 q6 Z1 c: g; Q
+ x; J, ?4 ~1 v3 r0 `/ r

6 B- F" ^5 [8 D& ~- E

2 h/ O( }) |, ^) u- _0 S0 ]
6 A8 b4 H6 G( ?- Y' L

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' F8 \, @' y
1 Q* b) F5 ]$ D# q

导出工程：

6 k" d- ?$ ]7 B$ {

追加到按键中断回调函数

: Q9 K1 G  ?0 q1 ^

; d7 T% A; `7 }8 L! L# c3 F4 z

gpio.c中重新编写fputc 和 回调函数，添加必要的头文件：

1. #include "adc.h"
   ; {% x8 u- X2 ^; k/ B5 b
2. #include "usart.h"
   
3. 
   
4. int fputc(int ch,FILE *f){       
     J8 Z9 l+ Y2 l, K6 N
5.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   / y" |4 Q; R( c! _6 I5 o8 L, R
6.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   : z9 V! P. @& ^/ S
7.     return ch;
   
8. }
   
9. 
   ' z  U, @$ N, ?8 r8 _1 Y' l* |0 W
10. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    : f' T8 E/ a3 W: e0 ]( C1 N
11. {
    
12.         uint32_t temp = 0;
    
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    
14.         {
    
15.                 HAL_ADC_Start(&hadc);   //启动ADC
    9 ^6 Y; f' }6 a, W# y+ Y
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
    4 D% b2 l8 |- P0 c! o, O' T
17.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
18.                 printf("key adc value = %d\n", temp);
    
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
    . t$ E. k$ ^( O; S
20.                 temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    8 i: c- T4 g0 j: l
21.                 printf("light adc value = %d\n", temp);
    
22.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);  //关闭ADC
    
23.         }
    7 T, D, Z& a& |) o
24. }

复制代码

7 n+ o' j0 _1 Z2 Z, Q3 q

4 H$ ~$ @3 z5 Q% g8 |5 Q
0 P9 u) @- _3 G, z0 J7 i

测试结果：

0 ?! r4 ~1 g$ t

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
3 d8 p# j5 T5 b5 e+ F
( U+ }, ^6 J1 B1 \) C

. n6 r$ H! @( `+ l# R9 k

2 g9 t. J4 O5 x( ?* R5 Z( b6 \

" o& Q1 N- \; M" C- n* g
+ I. \; A0 U! E7 J: A( M

2 l6 P% y9 j! w" f( u

1. 
   
2. #include "adc.h"
   
3. #include "usart.h"
   ( D8 b& M7 a; L
4. 
   
5. int fputc(int ch,FILE *f){       
   
6.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   
7.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   2 H. X/ s" s& C
8.     return ch;
   . t+ a, T0 \  N; w( a) k
9. }
   
10. 
    5 T: Q1 I( G! C% a# ?4 n6 ~+ E: h- a
11. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    4 _& e. Q! _' j. v
12. {
    
13.         if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
    
14.         {
    
15.                 uint32_t data = 0;
    ) t0 F" m$ v- c  C
16.                 HAL_ADC_Start(&hadc);
    & k7 S) Q/ _! w2 L3 y
17.                 while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));
    
18.                 data = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    
19.                 printf("key value = %d    ", data);
    
20.                 if(data > 0 && data < 500)
    
21.                 {
    
22.                         printf("下边的按键被按下\n");
    
23.                 }
    + N5 [4 V0 ^0 n" W
24.                 else if(data < 1600)
    
25.                 {
    
26.                         printf("左边的按键被按下\n");
    
27.                 }
    
28.                 else if(data < 2200)
    
29.                 {
    " d* |2 L! M5 X& y3 x
30.                         printf("上边的按键被按下\n");
    
31.                 }
    
32.                 else if(data < 2700)
    5 E8 u, Z; ^# a% A- h, F
33.                 {
    $ k) c! x, [2 \; X0 _
34.                         printf("中间的按键被按下\n");
    
35.                 }
    : d( w  I" y* U$ E4 |' g
36.                 else if(data < 3100)
    
37.                 {
    3 F) p: O9 z( E: w! [& F" V4 j, \
38.                         printf("右边的按键被按下\n");
    0 f& T3 D. Z  o; d7 \
39.                 }
    $ E1 q4 u- l, @
40.                 HAL_ADC_Stop(&hadc);
    
41.         }
    
42. }

复制代码

+ l* N3 _8 _$ A- n) ^( g' n

实验结果：

: X) S* U0 z" ^. n
# U9 E! d: a# T1 L% S