【实测教程】STM32L431之ADC实验

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STMCU小助手发布时间：2023-1-13 19:00

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文章简介:	【实测教程】STM32L431之ADC实验

一、开发板平台简介：. X' ?9 ?" p: y0 ~ B
1、开发板资源简介
（1）开发板主芯片型号：STM32L431RCT6
（2）开发板主芯片封装：LQFP-64_10x10x05P
（3）开发板主芯片内核：ARM® Cortex®-M4
（4）开发板主芯片主频：80MHz
（5）开发板主芯片Flash大小：256KB
（6）开发板主芯片RAM大小：64KB

2、LED灯资源
（1） STM32L431RCT6开发板共5个LED灯资源，其中一个红色LED为系统指示灯，指示开发板供电系统是否正常，如供电系统正常，红色LED为上电常亮状态，硬件原理图如下图所示：

（2）其他四个LED灯为黄绿色可控LED，高电平点亮、低电平熄灭，计划用LED常亮验证看门狗的作用，硬件原理图如下图所示：

3、串口printf打印工作原理
串口全称为串行通讯接口，即数据在通信线上一次传输一位，按先后一定顺序传输。我们通常所说的单片机串口准确来说应该是串行异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART），使用TTL电平，串口需要RXD、TXD、GND三根线进行通信。
（1）我们选用的STM32L431RCT6开发板串口1已通过USB转TLL串口芯片CH340G引出，使用时，只需要用公对公USB线连接电脑即可（注意也得需要安装CH340G驱动），后期验证试验也可使用该串口作为debug串口。

（2）开发板上的其他串口已通过排针引出，为TTL电平，通信的时候需要注意选择对应的电平模块，如USB转TTL串口模块等。

TTL转CH340串口，硬件原理图如下所示：

4、ADC简介:
ADC全称 Analog-to-Digital Converter，即模拟-数字转换器，可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，进而使用数字电路进行处理，称之为数字信号处理。

STM32L431xx 系列有 1 个 ADC，ADC 分辨率高达 12 位，每个 ADC 具有多达 20 个的采集通道，这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 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。

STM32L431 的 ADC 最大的转换速率为 5.33Mhz，也就是转换时间为 0.188us（12 位分辨率时），ADC 的转换时间与 AHB 总线时钟频率无关。

二、ADC实验过程& K. ?$ o% w& p) j
1、新建STM32CubeMX基础工程
（1）打开STM32CubeMX，点击“File”-->"New Project"

（2）等待打开主芯片选项界面（大约1分钟时间）。

（3）昨天搜索框中输入（或选择）所需的主芯片型号（因为我们用的是STM32L431RCT6开发板，所以此处选择STM32L431RC），然后在右下角选择STM32L431RCTx（因为开发板主芯片是STM32L431RCT6），左键双击即可打开新建的项目。

（4）选择时钟源。
（1）因为开发板上有8M外部时钟，硬件原理图如下所示，所以此处选择使用外部高速时钟（HSE）。

（2）因为我们没有用到外部低速时钟（LSE），此处不做处理，如下图所示。

2、配置GPIO控制LED
（1）查开发板原理图得，LED1、LED2、LED3、LED4的控制引脚分别为：
LED1——PC0
LED2——PC1
LED3——PC2
LED4——PC3

（2）配置LED的控制引脚为输出，输出频率、输出方式默认即可。
鼠标左键点击PC0,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC1,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC2,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式
鼠标左键点击PC3,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。

（3）也根据自己的需求配置GPIO的参数，如输出方式、输出频率、上拉下拉等。因为GPIO控制LED的要求比较低，此处采用默认参数即可，不用修改。

3、配置PA9、PA10为串口
查原理图得知，串口1使用STM32L431RCT6引脚为PA9-USART1_TX,PA10-USART1_RX,引脚设置如下：

（1）序号1用来设置串口收发引脚的选择。
（2）序号2-3-4-5-6设置串口参数，如波特率115200、8位、NONE无奇偶校验等。

4、配置ADC（单次转换模式）
（1）ADC简介:
☆ADC全称 Analog-to-Digital Converter，即模拟-数字转换器，可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，进而使用数字电路进行处理，称之为数字信号处理。

☆STM32L431xx 系列有 1 个 ADC，ADC 分辨率高达 12 位，每个 ADC 具有多达 20 个的采集通道，这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 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。

☆STM32L431 的 ADC 最大的转换速率为 5.33Mhz，也就是转换时间为 0.188us（12 位分辨率时），ADC 的转换时间与 AHB 总线时钟频率无关。

（2）首先选择ADC1，开启通道9

（3）进行ADC配置，这里保持默认即可。

（4）配置ADC的转换规则，选择channel9

5、配置项目工程参数
（1）配置时钟树，用于系统内部时钟，以及各个外设时钟等。此处选择外部8M晶振作为主时钟频率，内部最大倍频80MHz。

（2）完成配置工程。
备注：需要注意代码生成过程中的继承关系，如图所示：需要保留开发者自己编写的代码时，请根据配置设置，不然生成代码后会删除自己编写的代码（从这个方面也可以看出开发者备份自己的代码是多么的重要。）

（3）生成代码。
备注：使用Generate CODE生成工程代码前，请确保文件路径无中文，否则会生成项目失败。

（4）工程代码生成成功。

三、在KEIL 5中编写代码
1、使用KEIL 5（MDK）打开项目工程文件
源码使用说明：使用前必须把项目工程复制到无中文路径的文件夹下使用。
（1）找到刚才新建工程的存储路径，安装项目名称，打开项目工程.uvprojx。

2、添加ADC获取验证程序
（1）main.c文件中，初始化LED1、LED2、LED3、LED4默认为点亮，并在while循环中添加控制程序，如下所示：实现每隔500ms后LED1、LED2、LED3、LED4点亮和熄灭之间反转切换，并且串口每隔500ms打印一次。

备注：自己添加的代码需要在 /* USER CODE BEGIN 3 */和 /* USER CODE END 3 */之间添加，否则STM32CubeMX更新代码时，会造成自己添加的代码丢失。

（2）在main.c 文件中添加ADC获取以及打印代码，如下所示：

int main(void); }6 m2 l% n' V, W9 x1 c1 Z
{
6 W# ?. h' Y/ {+ S* s+ i0 ?6 H
/* USER CODE BEGIN 1 */
7 z: D: L6 [' l5 q1 ^/ s4 X' m8 e( I
uint32_t ad_value=0; //初始化ADC获取值
4 h2 D+ p3 m9 }- m/ B4 f$ C
/* USER CODE END 1 */
8 c0 ~4 Q2 w% @$ l% f
) f7 N2 l0 u" @* ?
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
" s. Z2 z; U& I. Z/ G: e; @
- l5 _, D0 [" B) m2 q" _6 G
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */; ~! U/ q; U$ b" s2 s0 O# b3 I4 f
HAL_Init();
( Q* w) w& r/ t
' D, e* _9 r/ k p
/* USER CODE BEGIN Init */* L, v' q, Y2 [8 `& x7 s# T, A+ F
' E! N n/ @8 ]
/* USER CODE END Init */
2 C* l& _0 T. o$ F
2 |3 h! D, W; @/ z0 C! _$ q
/* Configure the system clock */. ?' x. H' L8 G( G' F+ x8 e
SystemClock_Config();" r: k" ~& F3 I5 g
. E; S6 H9 ~' T+ j7 c5 L
/* USER CODE BEGIN SysInit */
' G: E2 c* s9 S
3 I2 {& n0 v8 p6 L* y
/* USER CODE END SysInit */- ~/ W" l8 A c7 b8 o
/ Y0 V! C/ x; _8 z( E
/* Initialize all configured peripherals */
/ a3 v3 a: a- ]4 h$ t) m6 j1 F$ A
MX_GPIO_Init();& ^( {- f9 [) R
MX_USART1_UART_Init();
1 m+ t+ m A, N4 F3 j& r
MX_ADC1_Init();: m& b) j& o* S* `/ c& n
/* USER CODE BEGIN 2 */4 a6 t% f; |, L* I
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
3 M* C8 R$ p. e( q* @. O
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
5 `. ] t. B# N. E _
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED' J: w' ~4 {2 K/ e, q: Q& a
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
2 u4 E' m f8 ?7 m# P
/* USER CODE END 2 */9 l) m+ X9 \" d. v4 L1 M
% o8 l [) B( @
/* Infinite loop */
1 Z- X+ y8 X2 i" V* v/ {1 |: K
/* USER CODE BEGIN WHILE */
' g% i- i7 R2 m3 A9 R% E
while (1)
% l/ ~/ b9 w9 I; J9 ^3 m
{
; l; w: }* m% J7 l& e0 Q; F1 a
/* USER CODE END WHILE */0 R, ~3 R) c& ~
t* B t0 Q1 Z
/* USER CODE BEGIN 3 */
7 E! q/ \0 S. B5 N( |6 z5 m5 {
HAL_Delay(500);
( g' V* y1 I' D8 m% c% B+ W
HAL_ADC_Start(&hadc1); //启动ADC转换
4 H' J" q/ K9 r
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,0x10); //等待转换完成6 z) X" L9 n& W. D
ad_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换值
, X8 ?! O) V! v0 P: L9 X% q* A
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0); //反转LED灯
+ F( T/ P5 I' V
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1); //反转LED灯. N. N; T* W6 J, u
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2); //反转LED灯0 s k& h7 ]4 v
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3); //反转LED灯
2 i0 F! W- _# f9 M( u( Y
printf("hello world,this is adc value==%d\r\n",ad_value); //printf ADC获取值
/ B6 F$ `* u" g2 [. Y {: p
}( s3 j2 X# U6 s
/* USER CODE END 3 */
$ j; ^/ k& W) a8 F
}

复制代码

3、设置编程仿真下载模式
（1）选择Options for target ...>>Debug>>J-Link/J-JTRACE Cortex,点击Settings>>选择Port（SW），可以看到搜索成功SW Device，表示芯片可用，可以下载。

（2）点击编译，完成后提示“0 error（s），0 warning（s）”。

（3）点击Download（或者快捷键F8），即可下载程序。

（4）如果下载程序后，没有看到LED1、LED2、LED3、LED4闪烁，可以按下述方式设置一下（Reset and run表示下载后自动复位和重启运行）。或者重新彻底断电再次上电（或按开发板的Reset按键复位MCU即可）。

4、ADC实验效果展示
程序烧录到开发板后，即可看到LED1、LED2、LED3、LED4初始化后每隔500ms闪烁一次，并且打开串口助手后（串口参数：波特率115200、N、8、1），可以看到printf每隔500ms打印一次log数据。

当PA4通过杜邦线短接到3.3V时，value约为4032，当PA4通过杜邦线短接到GND时，value值为0。