! i" G+ v1 C% F$ ?7 Z$ o- [$ y* d

1 H- |7 I, m- G! P, S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。
" R) j9 f: [; W' x  k! ?5 W) |1 O+ y
  g  S4 |' ]4 R9 [6 g

( Y" L2 U, W0 n  L

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。
0 j3 k% @: X" ]* {4 J, f; G

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】
4 t7 C0 ~4 w, Y0 n- m' A2 j
% |* `: G- U9 p; S1、TIMER1 更新事件触发ADC的转换；
3 s8 g0 G+ t+ d- o0 W
2、CPU基于EOC中断获取ADC结果；

3、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；

* @1 q8 @- N& X8 V4 b  N6 N! U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。
, d% a4 G5 \. ?: ?7 r/ `

3 R& o/ J5 P$ y
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.

) R9 y* W2 B5 M  W% f使用CubeMx图形化工具进行配置，先看TIMER配置：
: ^# F+ L9 T7 l
) F4 l/ k, P3 \' z0 p1 k: N# J

# n- i0 l! j0 I' j, u% A
5 W; k; u4 n5 F8 p; `& Q1 Y2 F( _再看看ADC的基本配置：
3 I. @9 d: O5 Z* f: b
& q: U' ?6 x/ O( ^+ ?* H

0 |* S3 h, X7 h0 E4 b( X
LPUART的基本配置：

2 ?$ G5 L. j& M# L3 p  n

4 \9 @5 K; \* B$ T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。
/ [/ `! Y: c2 ~. p, D- n1 o$ g9 j

/ p( l$ M( u# g$ y  e0 F* D9 M& D
; h1 k0 O1 s) G0 Y  F使用CubeMx主要配置主要是上面这些。

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。
0 W5 K! W: w7 @" f" e  y# _
STM32G4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。
# T4 b- K' x8 P2 p  l1 h
' _* E" b$ [3 F

; W2 ?$ h5 b% H! i+ V. \* N
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。】

. S3 T& H9 [, d* `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】。
0 f/ b; i" J  ^5 u3 b# l
/ F* ^" H5 M/ \4 M$ }

: D+ w+ Z  Z! N+ i  z5 D- y
1 y" S6 i7 x; M* Y9 d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。

! I& S0 l8 o$ a1 ^3 G: `

  K8 S! P" |: o) i
" u; s8 x- a) J, ^完成各项配置后，创建软件工程。添加必需的用户代码：

0 b0 e) H  n) \$ d/ `+ T' R) p

1. #define TX_Timeout (9999)
   ! u1 E/ H- q5 g% v% X* s, d
2. 
   
3. #define TS_CAL1_ADDR  (0x1FFF75A8)  //用于计算温度传感器数据
   ' f! A& `( V* g% \. P- b+ u
4. #define TS_CAL2_ADDR  (0x1FFF75CA) //用于计算温度传感器数据
   
5. 
   - P% q6 U' v. x
6. #define size1 (40)
   1 E: j( ^) I  ~0 ?% U
7. 
   
8. char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];
   2 [$ E2 M5 X" b. g
9. 
   
10. uint16_t ts_c30,ts_c110;
    
11. 
    0 g& ]/ D8 ~! |! o/ B2 W
12. uint16_t ADCResult[3],convCNT;
    # v- T# p7 W+ c' M; b6 B
13. 
    
14. volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;
    % N" H4 u# p: Y- ^* ?
15. 
    
16. float    VBATVolt;//存放BBAT电压最终结果
    4 I2 y5 p. A3 j; @
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
    
19. 
    
20. int main(void)
    
21. {
    
22. /* USER CODE BEGIN 1 */
    0 ?* v  W+ Y  ^' F
23. 
    5 h% q+ i, C4 g. _" u, v- W* e- X
24. /* USER CODE END 1 */
    
25. 
    
26. /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    
27. 
    , G! g4 B/ X  w" x! p( t8 j( D
28. /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    " h/ [" p# _" L. w: R5 o1 X- i/ N
29.   HAL_Init();
    $ \! T9 x( Q& O( C' r
30. 
    
31. /* USER CODE BEGIN Init */
    
32. 
    6 T. {. n3 U$ l  u7 Y) T' y3 A
33. /* USER CODE END Init */
    7 q! @" U0 n) V( |! E
34. 
    2 @) e$ r; p3 i
35. /* Configure the system clock */
    - F: d2 ~( z' j: P  ~7 W$ _7 C
36.   SystemClock_Config();
    
37. 
    
38. /* USER CODE BEGIN SysInit */
    - P8 l8 l6 a1 p9 R0 g. Q
39. 
    9 f$ R- l5 v7 r2 Q" `
40. /* USER CODE END SysInit */
    : t# D+ A1 b6 z: ]) |- W% J- ~
41. 
    
42. /* Initialize all configured peripherals */
    
43.   MX_GPIO_Init();
    # |" P( w4 I; {) Q' G
44.   MX_DMA_Init();
    
45.   MX_ADC1_Init();
    + G* }/ k: [& r: b* c- h
46.   MX_LPUART1_UART_Init();
    
47.   MX_TIM1_Init();
    
48. /* USER CODE BEGIN 2 */
    - i$ U" _9 H8 b2 a/ a( d, |* W! [
49. 
    ) x% x; N" R1 {" ^9 a) @
50.    ts_c30 = *(uint16_t *)(TS_CAL1_ADDR); //读取30℃时的ADC校准值
    / H! J* |" b4 s
51. 
    
52.    ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//读取110℃时的ADC校准值
    6 ]0 r' d- j! C; o' a
53. 
      \; s% p* i/ K6 y0 |* d6 O
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
    
57. 
    ' r8 F1 i$ \( t3 d
58.   HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);
    
59. 
    
60. 
    : J) c# H% q% Y/ p. m" a( B  ~7 R5 B
61. /* USER CODE END 2 */
    8 H) M: t/ h. ?9 n, R% T2 G: F$ L) Z
62. 
    9 e2 @3 Y9 w& A) M& o( ~
63. /* Infinite loop */
    & K! P! T$ ?' y
64. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    * q& d. m3 `9 N- D
65. while (1)
    5 _/ V0 X& u: v  I: g5 g
66.   {
    
67. /* USER CODE END WHILE */
    
68. 
    
69. /* USER CODE BEGIN 3 */
    
70. 
    
71. if (EndofCon_Flag!=0)
    2 P- i# ]( _; Q; k0 }# H
72.   {
    
73.     VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  
    ) X) n! Y( Z4 m5 ]" i
74. 
    
75.     VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  
    + x, _( U& x7 e+ M4 B
76. 
    
77.     Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);
      A& m6 x0 p* r5 h# K7 O: |
78. 
    
79.       EndofCon_Flag=0;
    " K8 @  S. [2 w4 z# Y
80. 
    ) E7 Z+ l, y; N/ `% G0 i$ s, H
81. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);
    
82. 
    # v* h: l/ F! `; s
83.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);  //for auxiliary test
    
84. 
    
85.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
    
86. 
    
87. while(Completed==0){}
    3 h8 L6 {1 ^% b
88.       Completed =0;
    9 J& k: ?7 Z7 X
89. 
    
90. 
    # F1 X. K0 p& v5 ~4 s8 G
91. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
    
92.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
    
93. 
    
94. while(Completed==0)  {}
    
95.       Completed =0;
    . W5 T: p3 e' z$ ^
96. 
    , Y6 {- q$ G0 [3 f
97. 
    
98. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
    0 t/ m1 o( x" Z7 q6 Y# m
99.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));
    
100. 
     / y/ Q; C0 R7 _# J' J# [, Z8 |) }% D
101. while(Completed==0){}
     
102.       Completed =0;
     
103. 
     + h" T# [% m; G1 E' [% k
104.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test
     
105. 
     8 ?" T" S6 e# i) @0 R
106.    }   
     
107. 
     
108.   }
     
109. /* USER CODE END 3 */
     , x4 }3 H; ?+ h6 c- Z+ e# c# j2 O
110. }
     
111. 
     3 q( s) R' r0 t7 ]
112. //ADC EOC 中断回调处理函数
     
113. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
     
114. {
     % k- C# q( `& |5 ?
115. 
     5 x; E3 N. u5 P% r
116.   ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换结果并存入数组
     2 n8 j' n% [5 A8 Z; [& \
117. 
     
118.   convCNT++;
     1 E" \/ {1 k2 `$ Y' }0 `
119. 
     
120. if(convCNT==3)  
     6 Y1 e( Y1 T$ L9 N* d. O
121. 
     
122. {
     1 o$ \7 i) a5 y8 f, a9 d1 u
123.     convCNT=0;
     
124. 
     
125.     EndofCon_Flag=0xff;
     
126. 
     
127. sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  \r\n",Temperature);  
     " ?  y7 o2 t; J
128. 
     
129. sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  \r\n",VRefint);  
     9 i: i+ b. V% z9 |8 w; P) W5 f
130. 
     7 @# j/ c* k1 q% q* R
131. sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  \r\n\r\n",VBATVolt);
     
132. 
     
133. }
     ! e% e' S! K; H% b8 f
134. 
     
135. }
     
136. 
     + o4 J& J6 [" B- W
137. //UART DMA 传输完成中断回调函数
     : w& V6 ^8 d1 l' \" t
138. 
     
139. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
     , q4 A! U- J, `! t+ Y
140. {
     
141. 
     
142.   Completed=0xff;
     4 u, K/ Y- t+ }" D/ D/ c
143. }

复制代码

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。

* C' p, F* L/ V

+ M7 [1 b6 {, I

3 G8 t) I( f1 J$ F3 f
3 U, }2 w4 M, D+ M; l针对上面的应用演示，最后给几点相关应用提醒：

. ?+ x4 E) J# [! k2 `  _2 h1、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。

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》】
$ r9 U3 O  a! i) ]- Y6 r7 C) {
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：

1. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
   
2. 
   2 E* T  F8 i' S( G% P
3. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
   
4. 
   " F" Q) ~6 U! `. e& [# X
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。

1 [0 u" d* x" v% [- E' f

: r2 _+ l  T9 R- F1 v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。
% V8 N! K* z) A0 o$ o4 j8 T, R
4、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。
: Z6 c% h9 J8 ?. H7 l  ~9 ?0 ^+ b
9 e6 u# Y3 u3 y' q( A( {) r! t下图的三路波形是我调试时辅助使用的。
" ?, }- U( P# u
5 \. L. [# K& k* \7 \- v- Q第一路表示计数器的计数变化，显然是单向向上计数模式。
4 @/ X$ l2 P$ I1 r! X& b. _
第二路是TIMER1通道1的PWM输出波形。

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。

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! a1 M$ e% y1 n; l) a) O* z
5 `( \+ {% j/ F6 M1 G

7 s1 B$ d" s6 V( f& u8 |
4 k/ _+ J% B7 c+ g4 D9 n