【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：
0 u1 ~) j* \! R# O3 E( C% M% \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5 {0 G0 t3 K: l2 z- W9 E n
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)- K$ F! I" C" h. l4 O/ K
{
& t' e1 H" ]4 k3 e! O+ m, O! b* ?4 R
/* USER CODE BEGIN 1 */$ r* N1 I& @. `; {! u( j
uint32_t ad_value=0; //初始化ADC获取值
/ y* ^, n. p# }0 m( S
/* USER CODE END 1 */
% n+ M% G. b2 i! R3 {" S
4 p, O8 \, U( M6 W! f
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
; k7 N6 f& O) K3 M, ~2 X
; c! A6 w2 @' a: P" S: O$ M
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */* H7 z |" m, x- W! c8 ^' R7 F4 S
HAL_Init();
+ O7 D6 o; P1 J
' M5 m. H- \7 ?: A( B. Q
/* USER CODE BEGIN Init */) h% |. V0 v+ G: K) G
# ^* T" X( c3 i6 \( v# [4 t
/* USER CODE END Init */) ]" B p' K, c1 r" U0 j
' I( y9 c5 e. f
/* Configure the system clock */
* \5 ?6 [1 W5 g: `2 C) J1 `3 v
SystemClock_Config();2 c1 F# Q- m5 ]( R0 i
+ q, h7 z6 q! ?
/* USER CODE BEGIN SysInit */* n2 S p, }1 B! F% @3 e- K% B2 R8 C
: E4 _7 \# P4 S- q M, F
/* USER CODE END SysInit */: i' R. H0 n3 u2 r9 A
4 P* B; `' m9 h! Q) P ]
/* Initialize all configured peripherals */
+ w" b+ v/ L$ Y. V" C9 }
MX_GPIO_Init();
5 k0 @6 P) w, ?6 y3 E' d* |1 Z& C
MX_USART1_UART_Init();! V) x) @0 ~5 Y. _3 \
MX_ADC1_Init();. C) k @' C, L, _; `+ _
/* USER CODE BEGIN 2 */
) P c0 I' { c1 R0 x! I& R
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED i" S4 f2 z; h. e
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
/ ~9 k& u3 I# X! T4 s/ H
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED: ^# l9 M: g% K6 i/ N" H
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
8 |9 I: E1 M3 M8 a% o, ?# a
/* USER CODE END 2 */
* v2 _; R& a, G( v' D
, n) v" H' I/ w. t9 C1 }9 H$ g
/* Infinite loop */: [: Q$ D6 P+ W
/* USER CODE BEGIN WHILE */
" Y7 j0 ?& q8 M
while (1)
" P6 l0 E# h+ m8 T6 z/ ^
{
. V2 p6 V1 _+ n) q
/* USER CODE END WHILE */( N# v9 S- f7 }6 b4 g
: \' F) Y2 A3 H# ?/ j7 F9 R2 T
/* USER CODE BEGIN 3 */- [2 \% m$ ]) V: o
HAL_Delay(500);
+ Y6 m" f" l9 _9 k2 v
HAL_ADC_Start(&hadc1); //启动ADC转换% X, r& g& W% z7 M" f( V) |" u
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,0x10); //等待转换完成) |5 q+ C% |* n, K' d
ad_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换值
+ s* C. Q) _8 U6 |- q! A
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0); //反转LED灯
5 k* L! d% w% _8 {
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1); //反转LED灯/ u$ S: t: R$ k
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2); //反转LED灯
/ X7 Q9 z6 _! T- R! D- f
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3); //反转LED灯
$ b( K5 P7 t# N; H; \4 T
printf("hello world,this is adc value==%d\r\n",ad_value); //printf ADC获取值
7 s# F+ ^$ d5 x
}
/* USER CODE END 3 */
+ Z" V% D% _5 @/ s/ m
}

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。