【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

技术帖
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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：
& |* `+ [; B! D1、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4 _7 R& e6 n) ~$ F e; ?
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)
7 ^( @1 {( T* k6 |# F
{
( ?% V9 Q; z1 T V" `
/* USER CODE BEGIN 1 */
: P+ _" C# O) K1 G6 ]
uint32_t ad_value=0; //初始化ADC获取值
! N1 V* b; _, U/ d' ^+ Z
/* USER CODE END 1 */ h) t' f2 W1 B2 f& f- n
' y+ T" h4 z: T; z
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/5 D5 Z. z3 j6 a# s, @& Z7 Z3 i
* D5 I/ L5 e" I* d, x
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
5 i5 s- V0 |& q. ~
HAL_Init();$ g) r: U) O- h1 R& ^2 ]
! P* f% H. y% p7 W% l
/* USER CODE BEGIN Init */' ^7 C. V9 y' M9 E( h) ?' _' f# a! z2 J
+ a/ _! \5 Y1 A' e# V) [$ P
/* USER CODE END Init */
( `- E' I s: B! K. H& b% r
, J9 x6 T; y$ v- G* {
/* Configure the system clock */( ^3 g. Z* b) I! `+ r5 h" P
SystemClock_Config();" S5 g( A* t2 f2 j; N
* e2 X7 ~0 j* f' p1 Q! K
/* USER CODE BEGIN SysInit */" u7 N) r8 S' R8 r6 f" z( g4 g( e
4 [# o I; F$ l5 b% }! u9 _: R
/* USER CODE END SysInit */ j* M0 l n7 Z0 ~4 g. Q; L
% `& s1 |$ K" F( B/ j8 k
/* Initialize all configured peripherals */
2 z8 {8 @# {# D' O, F
MX_GPIO_Init();% K/ K" g: J9 v3 C1 Q& l* z
MX_USART1_UART_Init();* Y$ r) g$ x& P- @/ i o
MX_ADC1_Init();. p7 x5 f9 ?' G5 ]" A9 E8 F* ~% c9 O
/* USER CODE BEGIN 2 */
& P* z5 m9 A% @6 r, j
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED* A. p* R+ y K
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED3 ^5 [- c) T0 v1 Y' F& L
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED
7 E) U C6 o9 C4 d9 }5 z
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET); //初始化默认点亮LED4 ]+ H" x; N2 V1 T0 b: p
/* USER CODE END 2 */! D# ~ i/ p9 k: T9 J
3 ^$ c. X9 c* N* H7 n
/* Infinite loop */
0 e5 K8 B& {, l, V) B
/* USER CODE BEGIN WHILE */) X3 q+ m9 U6 A8 y! z) {
while (1)/ m" d/ N, t9 k9 p0 j8 ^; I
{
N+ ]" t1 h/ _ V
/* USER CODE END WHILE */2 Q* K, T& K5 I8 u# |1 i* Y; m% _7 X
8 n+ S: s5 c9 c: J- x
/* USER CODE BEGIN 3 */
4 Y7 c; d/ J0 M; u% x0 N
HAL_Delay(500);* S8 T( k. X# ]) n+ a: [0 y
HAL_ADC_Start(&hadc1); //启动ADC转换
/ u* z+ B: F F5 G7 x3 n2 \
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,0x10); //等待转换完成
, s4 [2 {/ d) }: ^
ad_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换值- N3 R( R, _1 [- V" {' ?
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0); //反转LED灯; `$ I: _9 F7 t% s
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1); //反转LED灯7 g# Y! |' Y* G. o$ Q) m
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2); //反转LED灯# J3 t8 c7 t" F2 a& o/ Y
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3); //反转LED灯' w* ~% ~; L1 u' P! v
printf("hello world,this is adc value==%d\r\n",ad_value); //printf ADC获取值
) ~ _5 O; Q( o* h
}4 k* Y1 @; K4 B; q% L+ u# H* U
/* USER CODE END 3 */
6 U, e2 N7 k) N, S! o& j
}

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。