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基于STM32的12位ADC过采样实现16位分辨率经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-4-16 21:15
1.什么是过采样
: ]4 a: L1 o6 P. s! X8 n. q# T) G8 T
  过采样技术是一种以牺牲采样速度来提高ADC分辨率的技术。部分STM32单片机是支持硬件过采样的,如STM32G0系列。通过过采样,可以将12位的ADC提升到16位,非常实用。( f- B& @6 d' F

! b0 N! }( b' N$ \- X- q3 W 450d5b1d6d97ed2d6772b3f3d05ce577.png 5 P' A1 T( R2 ]6 L% M
/ c8 p5 Q4 R5 W/ Q+ n" _
   根据过采样技术,每提高1位ADC分辨率,需要增加4倍的采样率。也就是说1次采样是12Bit,4次是13Bit,16次是14Bit,64次是15Bit,256次是16Bit,如果要更高分辨率,那么STM32的硬件过采样就无能为力了。8 I' G& Q: @2 a* t

# s0 Q/ a' J3 d' {6 H# e9 e5 P   过采样主要通过配置ADC_SMPR寄存器的下面几位即可实现,配置移位位数、过采样倍数以及使能位。如下:3 T" j* q" L6 t2 i0 Y0 W
1 f1 {2 l% M! G% |8 r  @
fa88d7c44a90af458a9335127d4061da.png
0 L$ u1 c) e/ P! D0 V# C7 D# i/ [+ t) E* U& F, J
   最大可配置为256倍过采样,实现16位分辨率。当采用256倍过采样时,得到的结果是20位的,但ADC_DR寄存器是16位的,所以此时必须右移4位才行。如下图:6 w& r$ Y  s3 f; j

9 ?# D9 b* B7 Y/ ^6 j2 b
5bd8c38ae6203267d9dccc1b17fdce59.png ; J+ z: O( x% Z% u) ~

% |- E5 a9 b$ ?# {2 ^* e  L2.STM32CubeMX配置
* J8 m3 e8 Z! R( e  V* ]
6 @, j' c* ?7 h9 f
  ADC配置如下,使能了一个通道,打开DMA和连续采样。使能过采样,右移4位,256倍过采样。这样就可以直接当作16位ADC来用了。* F' E  P( o1 A; P- v# W+ Z
4 z5 Y- U2 i! s8 i! H/ I6 e) F
c5d5c9cd5271f9061f38dbe34a6e00f7.png
7 B/ M; M) W7 x$ V4 {. o& o! I
( S& x3 e" G# R% j+ i) C  生成代码后,输入2.5V的电压,进行采样测试,程序如下:   
+ A& P" m3 O/ U7 J- {
  1. HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);; a( w, I- b5 V" o( r' J" l
  2. HAL_Delay(200);) Y7 F( L  `9 e. X% C& X. u  a
  3. HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t*)ADC_Buf,100);
复制代码

0 T4 y) d& W4 X/ _   采样结果如下,可以看到,有最大4个字的跳动。当然这也跟硬件的布局布线等设计有关系。测试使用的开发板,效果不是特别好,但过采样对于提升分辨率还是有用的。
2 F8 q& D( U" B! m+ |' T2 x5 F! s! p3 U
7a7aaf99ba554cb05e5730b1db34dfa4.png / ~5 i7 T3 E' w8 t" |
% B; x, c3 N& n9 y! ~7 Y% H
   如果再对结果进去求平均值,可以进一步提升分辨率,结果如下,基本上只有1个字的跳动。7 x6 R& R/ F( K( B( e
" L9 o3 i, d: b8 q0 p& P7 {5 h7 T; q
bd5cb7613a97108b7b9bf8f8819808f7.png + }: R$ D* r( N' p

2 O% t+ d; P. J3 w( U5 M2 H( u1 ~————————————————
5 c1 u$ v  ~5 P  U0 i; p9 \7 k版权声明:天外飞仙CUG! z' V4 ?. K  t7 j9 w
如有侵权请联系删除! r) c2 m, h8 R$ h" I
0 ]  g; d- o7 J& X
8 ^0 H1 v6 n$ G+ n$ O
; z' g' H) G% p" u
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