【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：1 C$ C* Q. |5 _+ y3 L3 G. t4 H, r
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) `; S% _& |4 O
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)
& T( W! r5 R: r+ f/ ^0 I E
{1 M7 C0 F% q4 U: m7 k0 L
/* USER CODE BEGIN 1 */
' M7 c( D; s6 ?. i5 e* B
uint32_t ad_value=0; //初始化ADC获取值
8 g" ?. Z0 a# _6 X$ r U$ l2 [
/* USER CODE END 1 */% l. }% u" {6 m; a
3 A* z7 c }; B5 Y" D! `
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*// A4 b! u9 \# V; E
4 i) N6 a' x1 Y1 L" h8 n
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
/ M; t; ~$ e, A# K
HAL_Init();
" W) U5 M5 j. n1 ]& I
I7 E8 J, t: D% M
/* USER CODE BEGIN Init */
; y) ?0 f0 B( G3 X2 ^
7 ?/ `3 q- V* p0 e: K7 V# o
/* USER CODE END Init */9 K- n; A2 v* t6 n& K2 { T& J
+ o( \. x1 A7 i, G/ D% T2 `
/* Configure the system clock */( j5 P, ] W* @9 S6 i
SystemClock_Config();
4 I4 d8 f8 V3 F. S6 b
# j/ s# U- Y7 {" c$ |$ T+ k9 S
/* USER CODE BEGIN SysInit */5 i& s9 P4 t. g( W
: q$ B( l. C# N5 k4 D y
/* USER CODE END SysInit */% N1 a6 \# d' c$ C! S
5 j8 ]) B6 e ]3 p- q
/* Initialize all configured peripherals */; G. s2 F m3 x) t0 j
MX_GPIO_Init();* K" f% t# D" T9 A5 }
MX_USART1_UART_Init();9 g& L0 [ d: W+ L0 S3 y
MX_ADC1_Init();
$ ]: R8 t& q- D% \
/* USER CODE BEGIN 2 */
9 A7 E! d3 S# Z; ^; v% f$ |
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED8 q/ H2 I, N2 ?4 k
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED# k: f7 }3 u3 e5 q% W% Y
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
+ w x& k8 l! x0 o, A
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
! f: p5 L5 g2 i7 R; I) Y( n% w5 z2 s
/* USER CODE END 2 */" f# j& m3 c2 b; n) d% ?
- w4 s, i9 V5 [
/* Infinite loop */5 x; @3 L! N5 r* e, y
/* USER CODE BEGIN WHILE */7 q; n% ^! R; D5 K
while (1)
& X. d3 I- B! v; s
{, U& m5 j- k" Z5 m8 M- s& H6 A" [! X
/* USER CODE END WHILE */
0 x0 j. w4 s1 c6 i! p
/* USER CODE BEGIN 3 */
) T/ D' e+ X" ?% A# M4 n$ [
HAL_Delay(500);3 R* [' s) s2 O- ^1 }* S
HAL_ADC_Start(&hadc1); //启动ADC转换
+ y! N$ \- l% d
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,0x10); //等待转换完成
! w0 j4 h) B0 Z6 }8 ?
ad_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换值- J% S1 h/ \& L' M
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0); //反转LED灯& m. p- z4 E' M6 O( S# d6 p
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1); //反转LED灯: P# k1 ^! ?1 G1 w' j$ U
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2); //反转LED灯+ ?& A$ e+ b) V& U5 F1 B, {/ q2 h
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3); //反转LED灯
0 S' x' u+ w7 w) y0 E
printf("hello world,this is adc value==%d\r\n",ad_value); //printf ADC获取值
0 s+ V3 J5 T! o8 z1 S P/ N7 h
}. @- X( g2 q( E$ a3 P- m& s9 [
/* USER CODE END 3 */6 p- K. D) p" K, c$ Y
}

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。