" h3 j3 j9 a9 O! G, O5 U

很多STM32芯片里往往内置了专用的ADC通道，比方用来测量Vrefint,VBAT的分压或温度传感器的输出电压信号。不同系列所内置的模拟信号通道可能有差异。这里以STM32G4系列为例，它内置了对应于Vrefint,VBAT的三分之一分压和温度传感器的输出电压的专用模拟通道。
( h4 P& H& L' l2 ]

0 h  `7 j  A0 L" [% J! D& H
. \' ^; K6 V/ N/ T* o3 F; m4 ^下面的示例就是针对上述3个通道进行ADC，并测量相关电压和片内温度，最终得到3个结果，分别是VRefint电压，VBAT的电压，片内温度。

8 I3 q$ h) {" N+ F; u4 E  p

! W' Y5 X; h* U& b9 A
实现过程是这样的，大体分四步：【有点点麻雀虽小五脏俱全的味道图片】
$ @- l7 z% M* Q
1、TIMER1 更新事件触发ADC的转换；

# T( [  d3 s6 e4 D2、CPU基于EOC中断获取ADC结果；

/ I# j. x) N. t) q/ G3、对ADC结果进行换算，得到电压值和温度值存放在特定内存位置；

4、基于DMA传输通过UART将最终结果在串口终端显示；
7 M7 c$ d5 o' C7 r4 w* J4 `1 a
其中，TIMER1的CH1输出PWM波形，其更新事件做ADC的转换启动信号。每次的TIMER更新事件触发ADC，3个通道扫描方式转换。这里的UART使用片内LPUART，使用它主要是考虑它跟板载虚拟串口直接相连，没有其它特别用意。
5 T+ b" m! k+ j( h, N3 K
' T7 D6 A( m) |: i2 r6 s1 }5 p% c( [

- Z  P2 `( B7 o3 P8 X( k1 A) J
; G' I: z9 `$ \9 H4 A% R我使用STM32G474Nucleo板来进行下面实验。其中VDD=3.3v,VBAT与VDD相连。另外，ADC模块的参考电压也是3.3v.
/ s, E7 w3 m5 b6 n
$ _+ J9 ^" A2 b使用CubeMx图形化工具进行配置，先看TIMER配置：

再看看ADC的基本配置：

& q  ^" r) ?6 r1 NLPUART的基本配置：

9 n/ s' }  O/ \6 H8 N0 V

. n7 X2 p+ @( m, F; i4 s% c' S
3 w# n% ^+ j0 C' K- _因为要使用ADC中断和UART的DMA传输，记得做ADC的中断响应使能配置和LPUART的DMA配置，这里只使用UART的TX DMA功能。

. }* z4 |: d- [
使用CubeMx主要配置主要是上面这些。

- P" @9 l' X; M6 P5 u在组织用户代码前，先简单介绍下片内温度传感器的内容。该温度传感器针对不同温度有不同电压输出，其输出电压跟温度呈线性关系。ST公司针对片内温度传感器在两个特定温度【30℃和110℃或30℃和130℃】、基于特定参考电压【3v或3.3v，不同系列以数据手册为准】生成了1组校准值并存放于片内特定FLASH位置。
2 Y9 N/ {# h+ `" e7 I1 L
8 @; @( w% }( Q+ _/ g3 h% T( bSTM32G4系列的校准值是在参考电压为3v,30℃和110℃条件下的两个值，在数据手册里还给出了校准值的片内存放地址。

% X4 o& {: ?5 a0 X7 I7 q0 c/ o" m针对这个温度传感器的使用，ST公司在参考手册里还给出了计算公式。其实，有无这个公式无所谓，我们不难自行推理出来。【TS_DATA代表某时刻测得的传感器输出电压对应的转换值，TS_CAL1/TS_CAL2分别表示在30℃和110℃条件下基于传感器输出电压的转换值。】
" k2 A+ D6 W# {, H

另外，前面提过，ST公司在手册里给出了温度传感器的两个温度下的校准值，但要注意生成校准值的ADC模块所用参考电压跟我们实际应用时AD模块所用的参考基准电压可能不一致。如果不一致，就必须将ADC值换算成同一基准参考电压条件下的数据。目前在ST手册里也特别强调这点了。我把上面一副图再贴一遍于此【见黄色语句提醒】。
: v* k+ i! i7 {
) E" M1 p! P# W% b

; L$ d) ^- C1 ?+ P
关于这点，我们也不难理解。同一待测信号、同一ADC模块在不同基准参考电压下转换值往往是不一样的。见下面示意图加以理解。
9 `) H3 P* E2 x: z, n2 z" i
' w+ ]+ f  x4 f4 b& B& ?3 w. B

) t8 V3 Y4 j! K' s  D& W; U
完成各项配置后，创建软件工程。添加必需的用户代码：

/ I( O' w* P3 Z6 o' R1 t0 ?! }

1. #define TX_Timeout (9999)
   8 M) I  e+ l  U! N! p/ A+ d' y1 m
2. 
   : [2 o6 w; v: x2 Q
3. #define TS_CAL1_ADDR  (0x1FFF75A8)  //用于计算温度传感器数据
   
4. #define TS_CAL2_ADDR  (0x1FFF75CA) //用于计算温度传感器数据
   / P* g2 u) a2 [0 s8 [, F  a
5. 
   1 x* o/ g! Q2 m: i) N0 `
6. #define size1 (40)
   - E3 B, |7 U& A. P
7. 
   
8. char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];
   " H0 d& h$ v$ n
9. 
   
10. uint16_t ts_c30,ts_c110;
    
11. 
    - r2 ]' h. [& m) }; R9 j
12. uint16_t ADCResult[3],convCNT;
    
13. 
    & b# N) C# S2 U& W
14. volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;
    
15. 
    
16. float    VBATVolt;//存放BBAT电压最终结果
    & l: g# n# J$ {1 z; v
17. float    VRefint;  //存放Vrefint电压最终结果
    
18. float    Temperature;//存放片内温度℃最终结果
    / ]/ t( R/ |- ]6 g) K
19. 
    
20. int main(void)
    " x6 E% y- j5 W+ B7 O
21. {
    
22. /* USER CODE BEGIN 1 */
    
23. 
    
24. /* USER CODE END 1 */
    
25. 
    
26. /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    
27. 
    
28. /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
29.   HAL_Init();
    
30. 
    ; O5 Q# {, S4 [  }* S1 B
31. /* USER CODE BEGIN Init */
    
32. 
    
33. /* USER CODE END Init */
    
34. 
    
35. /* Configure the system clock */
    * F# ?3 q9 w9 G- Z& T
36.   SystemClock_Config();
    
37. 
    
38. /* USER CODE BEGIN SysInit */
    ) H" |; x+ R2 b7 ^
39. 
    ) X5 q) C& i8 Y% {
40. /* USER CODE END SysInit */
    
41. 
    
42. /* Initialize all configured peripherals */
    
43.   MX_GPIO_Init();
    
44.   MX_DMA_Init();
    # V( t7 S4 R) a# ]8 r& ~) z, k
45.   MX_ADC1_Init();
    7 w8 O4 g( N, P/ o
46.   MX_LPUART1_UART_Init();
    
47.   MX_TIM1_Init();
    
48. /* USER CODE BEGIN 2 */
    
49. 
    
50.    ts_c30 = *(uint16_t *)(TS_CAL1_ADDR); //读取30℃时的ADC校准值
    
51. 
    4 g, U* J4 E% Y( `: a. q6 b; \
52.    ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//读取110℃时的ADC校准值
    
53. 
    
54.   HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1 , ADC_SINGLE_ENDED);//ADC校准
    
55. 
    
56.   HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);//启动ADC并开启转换中断
      a) R# Q( C7 L4 H- m3 A$ B
57. 
    * ^# z9 x2 p! k/ U9 X( l5 P; H9 U* C, I
58.   HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);
    
59. 
    
60. 
    
61. /* USER CODE END 2 */
    % i6 @2 m" n7 o3 ^2 R
62. 
      c( {% k" I1 o
63. /* Infinite loop */
    
64. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    9 d+ R" C* H$ }9 z3 |
65. while (1)
    6 |) a6 i  L' ]: D+ c; W" O% e
66.   {
    # I( ?- H6 {' R+ l! K: V* ?
67. /* USER CODE END WHILE */
    
68. 
    
69. /* USER CODE BEGIN 3 */
    . ~4 A3 t7 i% m
70. 
    8 a0 g5 ?) w& R4 t/ n! o) |
71. if (EndofCon_Flag!=0)
    ( o: t1 `! g- C
72.   {
    ) ]0 Z, b- l& r+ J0 B$ b3 e
73.     VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  
    " c' C) e9 F3 q" Y! o
74. 
    
75.     VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  
    
76. 
    2 S, p: ^$ Q  m2 w. D
77.     Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);
    - D  g! Z9 ]/ a) Q( I0 A
78. 
    5 V; \9 j0 D3 ^
79.       EndofCon_Flag=0;
    9 T* p0 d2 y5 I  K5 o" x
80. 
    
81. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);
    
82. 
    ' U3 L% L5 _' e& S. u
83.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);  //for auxiliary test
    8 h0 D3 H! Q+ g) I! @. ?2 m2 e
84. 
    : z3 x) J+ r( p9 G  \2 I* I
85.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
    7 [, q$ ~5 ~2 y% u& M5 g- m
86. 
    
87. while(Completed==0){}
    0 ~. G0 @. E5 O$ V# v) C* `
88.       Completed =0;
    
89. 
    
90. 
    ) `( p1 o! `! I: w
91. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
    0 \6 j: }; X8 j. ^1 [
92.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
    7 m2 E/ y+ U9 j6 W  j( p
93. 
    
94. while(Completed==0)  {}
    * j* m5 ~5 c7 f, M6 B+ }% \0 I/ x. L
95.       Completed =0;
    + R: N! r0 s3 X0 e
96. 
    
97. 
    / J5 o& b9 ^' h, b6 j' [
98. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
    & U' R4 L" q9 }; t, P
99.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));
    * b, V- Z3 z& b: e( |0 w/ K
100. 
     
101. while(Completed==0){}
     
102.       Completed =0;
     
103. 
     ; r  ?! D1 q9 g" p9 @" A
104.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test
     ! p. s# O! V4 t1 p% u& n* W  J! S/ ^3 S
105. 
     
106.    }   
     6 f  a3 p( o/ n6 Q
107. 
     ) V5 \0 L/ v- q# ]+ P7 u
108.   }
     " x1 I6 |8 ?9 p: \2 g4 ]- C
109. /* USER CODE END 3 */
     
110. }
     , W# p2 b  P2 D$ N# ^8 s
111. 
     
112. //ADC EOC 中断回调处理函数
     : t; y, E3 Q- y3 b- C% U% t
113. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
     
114. {
     
115. 
     , X/ ?( j2 v! f9 P% o& F
116.   ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换结果并存入数组
     
117. 
     9 k$ L  k: L3 y3 Y
118.   convCNT++;
     : ~. D3 `& |% F
119. 
     0 j/ `' G4 E5 d# a) H( K
120. if(convCNT==3)  
     
121. 
     
122. {
     
123.     convCNT=0;
     9 \6 x3 O* P) J) z
124. 
     
125.     EndofCon_Flag=0xff;
     
126. 
     
127. sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  \r\n",Temperature);  
     
128. 
     
129. sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  \r\n",VRefint);  
     
130. 
     
131. sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  \r\n\r\n",VBATVolt);
     - u  g' V# A' N2 F* p
132. 
     2 B7 {8 o* T- N6 ^$ n7 u' c
133. }
     ! H$ E/ s6 S4 f
134. 
     & e: J0 V/ m9 N4 C
135. }
     
136. 
     
137. //UART DMA 传输完成中断回调函数
     
138. 
     * _2 h& J8 \! K7 Y. l
139. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
     6 P  A6 `2 f$ m& D0 p" t) [, E
140. {
     
141. 
     4 u+ N9 ^8 P+ o. w  c+ _4 h
142.   Completed=0xff;
     
143. }

复制代码

" _$ L3 z/ t* ]% P6 S基于上面的配置和测试代码，我们就可以看到最终的结果了。定时器周期性地触发ADC，每得到3个ADC结果就进行数据处理，然后通过UART以DMA方式传输到串口终端。注意VBat电压是测量结果再乘以3得到的。

& G/ U' s0 J% n' x

4 l* H- N+ E/ i
针对上面的应用演示，最后给几点相关应用提醒：
; L9 n. ?  w) @* y
4 [9 U9 g9 Y( _8 |& {$ s- o1、针对温度传感器做测量时，校准时使用的参考电压与实际应用不一致时要做换算，换算成相同参考电压的数据后再做计算。这点前面也提过了。

+ j# w4 X* @5 F* V4 \2、使用TIMER的TRGO触发ADC,如果选择类似比较事件、更新事件来触发ADC时，此时ADC对触发极性的选择是无效的，或者说ADC的转换仅依赖于触发事件时间点。如果是选择TIMER的Ocref信号作为触发源，此时ADC的硬件触发的极性选择是有效的，可以是上沿或下沿触发，甚至是双沿触发。这时就得根据需要选择合适的触发沿。【可以进一步阅读本公众号文章《STM32定时器触发ADC的时序话题》】

3、这里使用UART的DMA传输依次显示三个结果于串口终端，三个启动UART DMA传输的函数须保留适当时间间隔，即等上次传输完成后再启动下一次传输，因为这里每次传输使用的是同一DMA通道。否则没法全部正常输出。比如若把上面3次UART DMA传输的代码改成下面这样子：
/ c0 |( ~. W) O8 E6 t7 \: D+ u
, j( W8 ^4 u1 R( a) i/ R8 Q" S

1. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
   " D+ L2 _" {7 B
2. 
   
3. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
   
4. 
   
5.   HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol))

复制代码

这时输出结果会变成下面的情形，总是只能看到一个结果的输出，即第一次启动的DMA传输结果。
4 l8 e! ]# Y4 @. [6 t/ s: k) \
, _+ a9 ^5 J: J& I  t5 _& _

如果想省事点，直接在相邻2次DMA传输间加上合适延时也行。我这里根据DMA传输完成事件来决定执行下一次发送。在DMA传输完成中断里设置Completed变量为非0值表示当前一轮DMA传输完成。
0 x+ t% K2 B6 u5 c
' W0 R, k9 l) I% s* ^9 z2 p4、对于那些在中断和主程序里都会被访问的变量，记得将它们冠以volatile。

下图的三路波形是我调试时辅助使用的。
( k+ F; k( ~3 ^
第一路表示计数器的计数变化，显然是单向向上计数模式。

第二路是TIMER1通道1的PWM输出波形。

9 A4 V  h/ d; J* N( P第三路是我每次基于DMA实现UART发送时拉高拉低的波形。平常管脚电平为高，在实现DMA传输过程中拉低。

如有侵权请联系删除
转载自： 茶话MCU

5 c& _! D4 V! w1 ?/ x% N