1 B/ H  E; G' Q7 Z, z

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。

* \3 _& d' G" x/ H( ^

( y  ?+ P3 ~+ F4 Q1 l/ o
0 T* L# s8 U4 k# [8 x* `: Z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 X' U$ |" h4 @. o. B$ i
* c! k/ @9 V% I+ J" C! T9 J2 ~; ^

. ]& u6 q" E' T. C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】
; m  w" w+ A* ?7 ]3 ^# R+ R9 J
1、TIMER1 更新事件触发ADC的转换；
% ^7 g; W' `7 }. v$ e. B
2、CPU基于EOC中断获取ADC结果；

. c* C! d1 h8 N: Q6 I! \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；
# @9 i6 e; N& p8 f
4、基于DMA传输通过UART将最终结果在串口终端显示；
+ L  {4 c' i/ _  T
) D8 k4 c' F" `9 P3 F8 V) U( F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。
! r" j9 d0 Q+ f6 z

; ]3 c1 v5 h7 u- c1 ~
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.
" J2 P7 ^1 ~' d2 t" |
+ z  k5 P7 z3 }& h! w1 ]使用CubeMx图形化工具进行配置，先看TIMER配置：

9 R# J) e# M- [: a- u, ~$ C

& h. H7 L5 r- U- n: [
再看看ADC的基本配置：

7 \3 e* ]* n, ^3 W  r
& x  T0 B8 B" _3 Z3 q5 u! }LPUART的基本配置：
) e9 i5 g' ^" F  Z! G% ]/ |/ m
7 u/ ]8 h+ Y$ n, |

5 x; b7 n3 \2 j, _6 o7 z
/ h* q. ]4 W2 x( J0 f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。

8 j; j! k4 s2 R9 ?9 L/ X1 U5 H

# }) O/ z# I) |
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。

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。
( J/ k" a0 F1 y6 T7 V# R1 W3 b

; ^& r4 k0 m! L% e. M# T/ f8 ]7 z( S2 W
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。】

# }5 ]$ D1 v& g$ s0 Y, g( m

$ K7 F- f+ |  ~8 e' ^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】。

3 Q& J; q3 Z0 I% 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。

完成各项配置后，创建软件工程。添加必需的用户代码：
  o. r! K+ Z) p/ j* ^6 d
4 x) G  q, c. u! E

1. #define TX_Timeout (9999)
   6 }6 k& `' f4 F, f& s2 z
2. 
   
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
   
5. 
   ( c- I0 |& c- b1 m: {. F: n2 B6 f
6. #define size1 (40)
   3 a) a3 I4 u) V
7. 
   0 ~, I! C' d" m8 I+ `- R$ y
8. char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];
   
9. 
   5 D, M, R3 ]5 P; k/ K2 Q
10. uint16_t ts_c30,ts_c110;
    
11. 
    
12. uint16_t ADCResult[3],convCNT;
    1 I* d/ v- P7 ]% Y2 p9 r
13. 
    
14. volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;
    
15. 
    5 W7 y% v$ \; I: P  C8 j; U! v
16. float    VBATVolt;//存放BBAT电压最终结果
    
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
    0 g" c' k% Y) H: a
19. 
    ; `: j: J' e/ L0 ^
20. int main(void)
    
21. {
    
22. /* USER CODE BEGIN 1 */
    
23. 
    ' _( c" H9 L* W5 o; Z: Y" m# X5 t
24. /* USER CODE END 1 */
    & H4 t( I7 |$ r6 e, I$ O0 x3 J& `
25. 
    
26. /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    
27. 
    
28. /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
29.   HAL_Init();
    
30. 
    
31. /* USER CODE BEGIN Init */
    
32. 
    
33. /* USER CODE END Init */
    
34. 
      e0 Y: ~* ]# o$ f  A8 ?& e" S
35. /* Configure the system clock */
    / j, B9 C9 i! n, W% m, P
36.   SystemClock_Config();
    - i6 h. M& r/ r5 J6 {* u
37. 
    0 ^; a: a( J9 i$ n
38. /* USER CODE BEGIN SysInit */
    4 l! g0 d* Z  W8 D8 L8 m
39. 
    $ R  ~; U3 s  A2 j, b- |
40. /* USER CODE END SysInit */
    
41. 
    2 }% g; u0 b- x( X
42. /* Initialize all configured peripherals */
    
43.   MX_GPIO_Init();
    
44.   MX_DMA_Init();
    ' E1 I6 |4 ^7 \9 s" g
45.   MX_ADC1_Init();
    % e5 c1 K4 @% [2 M3 Q" V
46.   MX_LPUART1_UART_Init();
    0 [! K9 l% B3 k( ]$ L; N% h
47.   MX_TIM1_Init();
    7 B" l( |1 i& X$ a# O1 j
48. /* USER CODE BEGIN 2 */
    
49. 
    
50.    ts_c30 = *(uint16_t *)(TS_CAL1_ADDR); //读取30℃时的ADC校准值
    ' |) _% k( `/ Q2 y7 k. V
51. 
    
52.    ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//读取110℃时的ADC校准值
      M4 C5 I( z7 `" f5 C* i4 m5 s! x
53. 
    5 o/ I) }2 [2 x4 A" J6 e
54.   HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1 , ADC_SINGLE_ENDED);//ADC校准
      P3 d" S& Q- a3 S: J% B1 ?
55. 
    . D' |+ a. v" G
56.   HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);//启动ADC并开启转换中断
    2 U  }9 p) D& b
57. 
    ) v+ Z! Z- d4 M5 A, p' ]4 Q: n6 S
58.   HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);
    1 Y: x8 r& R, @
59. 
    
60. 
    
61. /* USER CODE END 2 */
    + {: v( t1 F2 g. Y
62. 
    - e( p; _0 p5 O$ z  A
63. /* Infinite loop */
    0 @$ J( v- u& v
64. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    ! h5 |" u. z5 w
65. while (1)
    
66.   {
    
67. /* USER CODE END WHILE */
    
68. 
    
69. /* USER CODE BEGIN 3 */
    . \2 y6 x- e# ~: {9 |
70. 
    
71. if (EndofCon_Flag!=0)
    ' ~  b% C6 _) W% h5 R
72.   {
    
73.     VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  
    
74. 
    , i6 B; N6 n* k8 q* d5 C
75.     VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  
    5 P4 H$ D3 W' w; L
76. 
    5 w) G% U- o4 l! W7 R2 {4 m
77.     Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);
    
78. 
    5 Z7 G( w1 G/ Q2 Y3 C3 b" ^9 {7 s
79.       EndofCon_Flag=0;
    
80. 
    
81. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);
    
82. 
    0 }) H8 F0 f' P$ Q4 p3 j' |
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));
    9 c9 M( Z! W  H! m
86. 
    , }& o: C8 Y$ U1 }8 f+ e
87. while(Completed==0){}
    
88.       Completed =0;
    
89. 
    
90. 
    
91. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
    
92.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
    ; z( z8 G# S% M! M/ P- @- |) k  V$ K
93. 
    1 y/ T3 @9 x2 G
94. while(Completed==0)  {}
    + g. x& j: ~' E
95.       Completed =0;
    
96. 
    / _# H8 l; k% ^! G* f" x
97. 
    + Q0 G' B. ^$ F3 @3 z. B* B
98. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
    
99.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));
    : J  n# M* d, B, W/ e' `
100. 
     ) D. z' ]; m; y! E
101. while(Completed==0){}
     
102.       Completed =0;
     
103. 
     ) k' r7 C$ \" }( {7 J
104.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test
     " b: ]5 a/ t2 W( M8 T
105. 
     & T2 f* A5 O3 ?2 M
106.    }   
     & d( D6 \) r, ?0 @
107. 
     # S+ i& y& n+ b( F
108.   }
     
109. /* USER CODE END 3 */
     , n- w7 V) ^( S8 }+ W& M! T
110. }
     
111. 
     " C" j! z6 q7 {8 E9 ]4 B3 G
112. //ADC EOC 中断回调处理函数
     
113. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
     
114. {
     2 w3 F2 {! ^$ X7 z2 Z- S# J% [
115. 
     8 h, K( ]% v5 W
116.   ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换结果并存入数组
     
117. 
     
118.   convCNT++;
     
119. 
     # P  ]5 x$ R$ n3 v" j
120. if(convCNT==3)  
     + R& X3 P( r5 f
121. 
     ; R9 w5 y; T6 \5 _6 I+ k) H
122. {
     7 |  ^7 N: q% y+ y  e$ i8 U
123.     convCNT=0;
     
124. 
     
125.     EndofCon_Flag=0xff;
     . ?! G. T; F9 o2 E. Y
126. 
     
127. sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  \r\n",Temperature);  
     3 ]  U' x; ?4 D' r3 \
128. 
       g' z, _0 Y8 }' _0 x& T+ o/ u, }3 i6 h0 U
129. sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  \r\n",VRefint);  
     
130. 
     0 R. v  k* ^! c9 V' l, K1 ?
131. sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  \r\n\r\n",VBATVolt);
     
132. 
     
133. }
     
134. 
     
135. }
     & E# G3 E+ `1 L
136. 
     4 z3 K3 i6 \0 G6 x* l
137. //UART DMA 传输完成中断回调函数
     * M) }+ F7 n6 r  j
138. 
     
139. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
     # O9 U0 w. c3 `$ T4 S# y1 c8 O1 {
140. {
     
141. 
     ; ~5 |7 M5 P/ \
142.   Completed=0xff;
     , w, k" ?; I8 j9 X# E& T9 S; m
143. }

复制代码

8 L, h' Q$ F5 e* k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。

  f( C$ e- e, P& v1 y. G

0 o/ y6 O) \: B; t
( d. S8 N$ b9 }. l5 W针对上面的应用演示，最后给几点相关应用提醒：
) d1 x& r1 I) i0 C0 m* x
1、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》】

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. 
   ; N$ g) u' ^# k9 U/ }$ y6 y  }+ F" w6 O3 @
3. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
   
4. 
   % b" F/ h2 l+ M5 ]3 }0 a
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。
2 W' ~) E2 ~8 I# W& p5 P$ i

9 D1 n1 f: Y/ }4 u* y( @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。
' X% F( h, h. V+ J8 v( x
0 I' c0 G; c2 W5 T5 }7 L# }9 h5 W* n* A4、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。
* g2 w- [" q+ s+ f( X* m- m
5 a/ w1 c) r$ n下图的三路波形是我调试时辅助使用的。

7 g* i% m1 d9 |0 L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。
/ j% C! h6 |: S) X+ h; a' J
2 @) k( J8 s( ]2 J' w/ H3 g2 Z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。

; ], a8 z' J- o; S8 d

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