STM32之ADC转换

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STMCU小助手发布时间：2022-10-12 15:47

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文章简介:	STM32之ADC转换

1. ADC简介

stm32f103最少有2个AD模数转换器，每个ADC都有18个通道，可以测量16个外部和2个内部模拟量。最大转换频率为1Mhz，也就是转换时间为1us（在 ADCCLK = 14Mhz,采样周期为1.5个时钟周期时）。最大时钟超过14Mhz，将导致ADC转换准确度降低。stm32的ADC是12位精度的。

stm32的ADC转换有两种通道，规则通道和注入通道，注入通道可以抢占式地打断规则通道的采样，执行注入通道采样后，再执行之前的规则通道采样，和中断类似。本例只使用规则通道实现独立模式的中断采样，这里不再赘述两种通道区别。

stm32的ADC可以由外部事件触发(例如定时器捕获，EXTI线)和软件触发(即在配置相关寄存器时，直接开启采样）。

STM32的ADC在单次转换模式下，只执行一次转换，该模式可以通过ADC_CR2 寄存器的ADON 位（只适用于规则通道）启动，也可以通过外部触发启动（适用于规则通道和注入通道），这是CONT 位为0 。以规则通道为例，一旦所选择的通道转换完成，转换结果将被存在ADC_DR 寄存器，EOC （转换结束）标志将被置位，如果设置了EOCIE ，则会产生中断。然后ADC将停止，直到下次启动。

- z" C% e3 L0 W' r% n. i* w+ H

2. 寄存器简介2.1. ADC控制寄存器（ADC_CR1和ADC_CR2）

ADC_CR1的SCAN 位，该位用于设置扫描模式，由软件设置和清除，如果设置为1 ，则使用扫描模式，如果为 0，则关闭扫描模式。在扫描模式下，由 ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换。如果设置了 EOCIE 或JEOCIE，只在最后一个通道转换完毕后才会产生EOC 或JEOC 中断。

ADCON 位用于开关AD转换器。而CONT 位用于设置是否进行连续转换，我们使用单次转换，所以CONT 位必须为0。CAL 和RSTCAL 用于AD校准。ALIGN用于设置数据对齐，我们使用右对齐，该位设置为0 。

EXTSEL[2:0]用于选择启动规则转换组转换的外部事件，详细的设置关系如下：

这里使用的是软件触发（SWSTART ），所以设置这3 个位为111 。ADC_CR2 的SWSTART 位用于开始规则通道的转换，我们每次转换（单次转换模式下）都需要向该位写 1 。AWDEN 为用于使能温度传感器和Vrefint 。

7 x: o* m$ @- f1 `

2.2. ADC采样事件寄存器（ADC_SMPR1 和ADC_SMPR2 ）

这两个寄存器用于设置通道0~17的采样时间，每个通道占用 3 个位。

ADC_SMPR2 的各位描述如下

对于每个要转换的通道，采样时间建议尽量长一点，以获得较高的准确度，但是这样会降低ADC的转换速率。ADC的转换时间可以由下式计算：

Tcovn= 采样时间+12.5 个周期

其中：Tcovn 为总转换时间，采样时间是根据每个通道的SMP位的设置来决定的。例如，当ADCCLK=14Mhz 的时候，并设置 1.5个周期的采样时间，则得到:Tcovn=1.5+12.5=14 个周期=1us 。

2.3. ADC规则序列寄存器（ADC_SQR1~3）

L[3：0] 用于存储规则序列的长度，我们这里只用了 1 个，所以设置这几个位的值为 0 。其他的SQ13~16 则存储了规则序列中第13~16 个通道的编号（0~17）。另外两个规则序列寄存器同ADC_SQR1大同小异，我们这里就不再介绍了，要说明一点的是：我们选择的是单次转换，所以只有一个通道在规则序列里面，这个序列就是SQ0 ，通过ADC_SQR3的最低5 位设置。

: g' e3 E. `6 C1 e, P* V

2.4. ADC规则数据寄存器(ADC_DR)

这里要提醒一点的是，该寄存器的数据可以通过ADC_CR2 的ALIGN位设置左对齐还是右对齐。在读取数据的时候要注意。

5 a! E2 V0 N3 {3 [3 j

2.5. ADC状态寄存器（ADC_SR ）

这里我们要用到的是EOC 位，我们通过判断该位来决定是否此次规则通道的AD转换已经完成，如果完成我们就从ADC_DR 中读取转换结果，否则等待转换完成。

( O$ l) c. [: b5 A; C

3. 寄存器操作步骤

1 、开启PA口时钟，设置PA0 为模拟输入。

STM32F103RBT6的ADC通道0 在PA 0 上，所以，我们先要使能 PORTA的时钟，然后设置PA 0 为模拟输入。

2 、使能ADC1 时钟，并设置分频因子。

要使用ADC1，第一步就是要使能 ADC1 的时钟，在使能完时钟之后，进行一次 ADC1 的复位。接着我们就可以通过RCC_CFGR设置ADC1 的分频因子。分频因子要确保 ADC1 的时钟（ADCCLK）不要超过14Mhz 。

3 、设置ADC1 的工作模式。

在设置完分频因子之后，我们就可以开始 ADC1 的模式配置了，设置单次转换模式、触发方式选择、数据对齐方式等都在这一步实现。

4 、设置ADC1 规则序列的相关信息。

接下来我们要设置规则序列的相关信息，我们这里只有一个通道，并且是单次转换的，所以设置规则序列中通道数为1 ，然后设置通道 0 的采样周期。

5 、开启AD转换器，并校准。

在设置完了以上信息后，我们就开启AD转换器，执行复位校准和AD校准，注意这两步是必须的！不校准将导致结果很不准确。

6 ）读取ADC值。

在上面的校准完成之后，ADC就算准备好了。接下来我们要做的就是设置规则序列 0 里面的通道，然后启动ADC转换。在转换结束后，读取ADC1_DR 里面的值就是了。

硬件设置：我们通过ADC1 的通道0 （PA 0 ）来读取外部电压值。

注意：这里不能接到板上5V电源上去测试，这可能会烧坏 ADC!

#include <stm32f10x_lib.h>" R9 {8 F+ N4 [+ G# b
#include "adc.h"$ b+ c2 D, x: Q# O+ }
//ADC 驱动代码 5 z; G5 h( }! ^- g! ~
//初始化ADC
# N/ ]% R1 C/ U" ^* R
//这里我们仅以规则通道为例+ {* B. o. K& a
//我们默认将开启通道0~3 : j" C! Q8 @, m$ Z4 s
void Adc_Init(void)* Z( i) ^/ F, n- m% c
{ l. o7 S. b) M: q/ r2 |$ p
//先初始化IO口
7 O4 D% l8 ]6 w2 n2 R; l; K% O
RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟 * o a7 z# y' k* \- U" D
GPIOA->CRL&=0XFFFF0000;//PA0 1 2 3 anolog输入
; K7 M6 b, y9 t+ e' w- m+ `& z! R: R0 ]
//通道10/11设置 ! v E7 W+ T w- ^) f( H0 y
RCC->APB2ENR|=1<<9; //ADC1时钟使能 7 `$ Q5 O8 O, O: {+ A- u# @; X' R e: ~
RCC->APB2RSTR|=1<<9; //ADC1复位
; p/ B" E$ j5 B. ^& i) h
RCC->APB2RSTR&=~(1<<9);//复位结束 6 `( H$ H; X s$ ^1 [
RCC->CFGR&=~(3<<14); //分频因子清零 0 @4 b* q0 m& f3 w& }4 _
//SYSCLK/DIV2=12M ADC时钟设置为12M,ADC最大时钟不能超过14M!1 W% W* G4 p: A
//否则将导致ADC准确度下降! 6 \' D* L1 j2 w% ]0 d4 @
RCC->CFGR|=2<<14; 9 \; d- R& m m8 G
: |; L- C+ ^; q& z$ {) O
ADC1->CR1&=0XF0FFFF; //工作模式清零3 X% `* o- Z Y/ `
ADC1->CR1|=0<<16; //独立工作模式
_+ L/ }# N. p8 w6 D
ADC1->CR1&=~(1<<8); //非扫描模式 5 n4 Y7 ] q4 [; O
ADC1->CR2&=~(1<<1); //单次转换模式
2 Y$ G- ~6 v5 X2 _
ADC1->CR2&=~(7<<17);
1 k+ j; G* {& ^' E8 W) D4 r0 X
ADC1->CR2|=7<<17; //软件控制转换 6 v( t" r+ C, r2 b1 [8 V O
ADC1->CR2|=1<<20; //使用用外部触发(SWSTART)!!! 必须使用一个事件来触发$ o Q0 ?- t3 n- U- w
ADC1->CR2&=~(1<<11); //右对齐 % g- n, Z7 g3 H$ @
ADC1->SQR1&=~(0XF<<20);
( D' T6 W% O( Z2 c1 H6 u, z
ADC1->SQR1&=0<<20; //1个转换在规则序列中也就是只转换规则序列1 $ I% j5 R0 [4 F0 D1 ?% }' ?! Y
//设置通道0~3的采样时间
' _0 b3 b. i( }0 C2 x0 F1 @
ADC1->SMPR2&=0XFFFFF000;//通道0,1,2,3采样时间清空
4 G& E2 i1 T% \' N; K
ADC1->SMPR2|=7<<9; //通道3 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
4 Z, F3 `1 _- O! }" Z$ d$ o2 y7 O' S
ADC1->SMPR2|=7<<6; //通道2 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度 $ j/ B& Z- y# U2 v/ y, J
ADC1->SMPR2|=7<<3; //通道1 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
+ q: y3 E1 c. e8 I
ADC1->SMPR2|=7<<0; //通道0 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
( n* T/ ?* g' ]: `
# c' E9 u9 m# v6 A L
ADC1->CR2|=1<<0; //开启AD转换器
8 c! A' D' {1 I- l7 m* n' c
ADC1->CR2|=1<<3; //使能复位校准 5 P; p1 N7 m6 r
while(ADC1->CR2&1<<3); //等待校准结束 ; z2 P# @, X) `. @% s8 \
//该位由软件设置并由硬件清除。在校准寄存器被初始化后该位将被清除。 @, d, e9 c" V5 |9 H9 M3 T/ W
ADC1->CR2|=1<<2; //开启AD校准
6 ~$ G% E+ ]1 |6 R* Z/ C
while(ADC1->CR2&1<<2); //等待校准结束+ z1 U8 B$ [& w4 I1 ], U! j% b
//该位由软件设置以开始校准，并在校准结束时由硬件清除 * n% C, E3 ^1 N8 s4 s4 b0 b
} + K# j& ?4 s* ?3 y% E: ] ^$ _, L
//获得ADC值0 @/ b% A, R: N$ L, s
//ch:通道值 0~3
! w+ i% Q9 m: g% r, x1 G
u16 Get_Adc(u8 ch) 8 @5 \. B5 M) b$ e6 O4 |' ^( V
{
( {( A/ d; t4 F5 E# d+ ~
//设置转换序列 $ j8 ]1 `8 Y# I& C
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;//规则序列1 通道ch
' |) K8 u$ k8 O8 t, k
ADC1->SQR3|=ch; 2 z: k7 G& Y0 z- L/ g, p# A
ADC1->CR2|=1<<22; //启动规则转换通道 # K, k0 _! Z! Z! j& E/ L* l, P' N
while(!(ADC1->SR&1<<1));//等待转换结束 ( w7 u, e7 e" y5 i0 n
return ADC1->DR; //返回adc值
0 m6 R3 A& T8 u# e, Q5 R1 I
}

复制代码

#include <stm32f10x_lib.h>0 p$ b5 ]4 V3 [9 w
#include "adc.h"
! ]3 Z, }# \, U$ I2 o
//ADC 驱动代码 9 t V' _/ A! W9 ?
//初始化ADC
) A+ s( w( n6 I! o& h& ~
//这里我们仅以规则通道为例! ~7 O# W( }5 R, v* e& B* Y
//我们默认将开启通道0~3 3 H3 S0 G( g R5 g2 v4 O
void Adc_Init(void); ?5 E: i k, V% t4 r
{ & m6 i- x- d/ e4 F( a
//先初始化IO口( B' X. w; Z7 N. O8 F
RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟
* a1 P& j9 B/ A- |
GPIOA->CRL&=0XFFFF0000;//PA0 1 2 3 anolog输入
1 P9 T0 {6 y) }: R; J! [
//通道10/11设置
! W% H& o- u' ~9 ^# `1 U
RCC->APB2ENR|=1<<9; //ADC1时钟使能 ) O4 T6 I' @6 e8 A; r
RCC->APB2RSTR|=1<<9; //ADC1复位
# W! `. T- f! N% }) \- U9 k
RCC->APB2RSTR&=~(1<<9);//复位结束 , [( s8 ~4 e r" w4 p, r3 b6 L
RCC->CFGR&=~(3<<14); //分频因子清零
. s* ~5 \5 W! Q' r4 D+ m: t
//SYSCLK/DIV2=12M ADC时钟设置为12M,ADC最大时钟不能超过14M!2 g/ o4 S- i5 |5 o' L
//否则将导致ADC准确度下降!
& \3 ?. ?( o# n$ t
RCC->CFGR|=2<<14; % ?6 Y' D: L2 ^* r
# T& E( K! Y/ C6 ^ P
ADC1->CR1&=0XF0FFFF; //工作模式清零' M, Z* R9 q a/ l5 {$ t- o
ADC1->CR1|=0<<16; //独立工作模式
& ]* A7 l: e3 T
ADC1->CR1&=~(1<<8); //非扫描模式 ( Y7 @ }" f& t5 p7 l
ADC1->CR2&=~(1<<1); //单次转换模式% |! S) A% b" n; l- [9 [
ADC1->CR2&=~(7<<17);
2 y0 c8 w V7 N' D
ADC1->CR2|=7<<17; //软件控制转换 p+ h- d+ r, h0 f! g9 k
ADC1->CR2|=1<<20; //使用用外部触发(SWSTART)!!! 必须使用一个事件来触发( s7 g( E3 b& }! h1 N
ADC1->CR2&=~(1<<11); //右对齐
: `1 n: P5 B I( z/ o J2 w
ADC1->SQR1&=~(0XF<<20);- p h' t) ` w# k$ a
ADC1->SQR1&=0<<20; //1个转换在规则序列中也就是只转换规则序列1
) |) C; ]5 |9 V% _' [
//设置通道0~3的采样时间+ J7 U, s" j4 p, i
ADC1->SMPR2&=0XFFFFF000;//通道0,1,2,3采样时间清空 8 [/ }' _& K( n+ F r
ADC1->SMPR2|=7<<9; //通道3 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度 ! q4 Q; L# X( g: m( f. z2 U* ?
ADC1->SMPR2|=7<<6; //通道2 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度 8 u' a* d, S9 l2 b4 k& {% Q, W
ADC1->SMPR2|=7<<3; //通道1 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度 5 M# Q# ]2 n5 [1 A; ~3 x9 H) W, _
ADC1->SMPR2|=7<<0; //通道0 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
; D" @* o. B# t9 U( d
- O0 U9 X7 L% @: K( c5 a
ADC1->CR2|=1<<0; //开启AD转换器
, i9 o) L6 m$ ] U6 @' ]( B
ADC1->CR2|=1<<3; //使能复位校准 5 @4 j/ |0 x* S5 b# p$ c* G0 R
while(ADC1->CR2&1<<3); //等待校准结束 # j/ \% O8 X7 S' Q) C3 S+ n3 S- v0 g
//该位由软件设置并由硬件清除。在校准寄存器被初始化后该位将被清除。 1 f6 E' c, E- h, J+ m' ]4 Z2 U
ADC1->CR2|=1<<2; //开启AD校准 * i6 J% U9 k/ `, D6 x
while(ADC1->CR2&1<<2); //等待校准结束
, g+ Z% {" ?: g& ~ M H
//该位由软件设置以开始校准，并在校准结束时由硬件清除 5 e( z& b9 b, Q4 h3 Q
} ! g7 K- |$ q- X* m( b6 \
//获得ADC值
\6 v& b) @# j) {& i& [
//ch:通道值 0~3& i) `9 |! \+ x8 U* S. T/ O
u16 Get_Adc(u8 ch) 0 }( Z) R5 Z# f ~0 w
{: h6 V# Y) n7 L g
//设置转换序列 : g8 }; L2 P( D; b
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;//规则序列1 通道ch2 n' g9 h/ b* C. b. J: h
ADC1->SQR3|=ch;
' w! {' Y$ G6 W+ U- F: L+ H) ^1 t
ADC1->CR2|=1<<22; //启动规则转换通道 6 d3 G, \/ [+ k! k$ |+ _# D
while(!(ADC1->SR&1<<1));//等待转换结束
7 ^3 V: `9 C4 m# d0 \4 V9 w: G
return ADC1->DR; //返回adc值 # n7 Q9 @! c# \3 G; L. e8 f/ L; L; U
}