2 x# \5 N. h; t! o1 Q* y% a6 D
; j. Q( V- P8 x
( b% x9 U4 c/ T/ Z8 u7 B- R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。
5 r3 B/ P! z$ F' s" F% [" X

9 A& o' k9 X9 ~1 H

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。

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】
9 }! d, j" s- J; [  U8 @; c, Z- ^( a3 [
; ~( T& F" o6 _) @# u7 A1、TIMER1 更新事件触发ADC的转换；
6 l) ?: ~) p+ Y
/ L2 Q( _5 V( v" X2、CPU基于EOC中断获取ADC结果；
' B8 i$ Y: h" ^
/ Q+ k0 B: G4 b. t% x! V# ^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；

7 ^$ \1 _) o- @/ L! |% E4、基于DMA传输通过UART将最终结果在串口终端显示；
3 \8 p9 P8 F( x( X6 W5 \4 T
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。

& Z! y+ B2 ^: a7 r  S$ {. ^

! u/ p2 u+ f" x. C: l
8 ~% b# B4 u8 o$ _6 s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.
; h% ^# H% {# h) y: m7 P. Y% h: g
: Z! f& Z/ q2 h4 b% Q9 Y: C/ N5 T" v使用CubeMx图形化工具进行配置，先看TIMER配置：
/ ?/ v6 Q) o. U

5 L0 M  I% X7 w' X7 z
再看看ADC的基本配置：
+ Y+ C( T* Q5 X% ~3 w! M

( }& o' Z7 {5 C* D* o* hLPUART的基本配置：
1 C- s1 e1 J/ f- T# L% s
1 y% y; O! T! Z1 K% J

) @; {& |2 d3 o& i
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。

0 ^3 Y) _5 x$ K7 N* h+ L" t. e
! x# x5 v6 I* O" o- O+ E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。

+ p, T/ l6 e- D6 v; G/ t- A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。】

0 U- g( U, B. U3 I5 J% _" f

. l5 z$ L) y' _1 B* A$ p. 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】。
* T5 z$ F! s7 }5 `1 S+ T  L

( H) s7 Z: I' Q0 I1 l8 o2 z
& P) o" x' }9 M- K2 D6 a7 p6 l; [0 i) o# {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。

$ v. m3 T2 x: {8 e! E3 l

# A# k4 }% h3 }1 N完成各项配置后，创建软件工程。添加必需的用户代码：

. y( S* _2 m6 {: r

1. #define TX_Timeout (9999)
   
2. 
   
3. #define TS_CAL1_ADDR  (0x1FFF75A8)  //用于计算温度传感器数据
   ' M0 a6 a  d$ `3 w* Q# w" G: ?/ q
4. #define TS_CAL2_ADDR  (0x1FFF75CA) //用于计算温度传感器数据
   
5. 
   
6. #define size1 (40)
   0 x0 T' |4 W4 D
7. 
   / x/ X9 ?! u" [% P( s$ J2 h+ ]
8. char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];
   
9. 
   0 b- Q4 p3 n* h0 A
10. uint16_t ts_c30,ts_c110;
    ( X) u; V" b, W' b" O6 S
11. 
    " i" @. |7 P1 L: B+ Q7 g# q0 ?) e% k
12. uint16_t ADCResult[3],convCNT;
    . G, Z% a* B6 ~$ h
13. 
    
14. volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;
    
15. 
    
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
    
19. 
    5 v  F' Z( k9 a- O: b- y
20. int main(void)
    6 _, i. |! Z7 V( z, T. ^9 J
21. {
    ; G0 a& ^. D  }: C* {7 z
22. /* USER CODE BEGIN 1 */
    
23. 
    
24. /* USER CODE END 1 */
    
25. 
    
26. /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    7 k, h, N$ f" a* a' }
27. 
    0 v4 D6 d% I! \/ W
28. /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
29.   HAL_Init();
    9 M# c5 R7 ~! A0 b
30. 
    
31. /* USER CODE BEGIN Init */
    
32. 
    0 r2 }# Y! d& o* Y0 Q1 x  i' m
33. /* USER CODE END Init */
    
34. 
    
35. /* Configure the system clock */
    
36.   SystemClock_Config();
    2 ^' Y* O  `# ?
37. 
    ; V# R3 x* E8 Q& W0 }) c5 l
38. /* USER CODE BEGIN SysInit */
    5 y! O0 V; W6 Y. ~( D$ s( U
39. 
    8 C$ [* P1 n; r
40. /* USER CODE END SysInit */
    ; g/ w5 ]2 m5 D7 e" L& ~6 N4 J
41. 
    
42. /* Initialize all configured peripherals */
    
43.   MX_GPIO_Init();
    
44.   MX_DMA_Init();
    
45.   MX_ADC1_Init();
    1 f( r- P" y' t  Y5 e5 Y. |
46.   MX_LPUART1_UART_Init();
    
47.   MX_TIM1_Init();
    4 b' T* c( q0 N& w$ V
48. /* USER CODE BEGIN 2 */
    
49. 
    
50.    ts_c30 = *(uint16_t *)(TS_CAL1_ADDR); //读取30℃时的ADC校准值
    8 H( C1 L0 e4 a. B+ o+ i
51. 
    ; Q: X% l2 ]- e( U
52.    ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//读取110℃时的ADC校准值
    
53. 
    . R& u2 \- v9 v4 \
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
    1 M9 b% Y( Q9 Q; G) P2 S
57. 
    
58.   HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);
    
59. 
      f. B6 V( G3 s% |9 p
60. 
    % h8 A( k9 ]; M2 `# {* i
61. /* USER CODE END 2 */
    , l" X2 S# I4 K- h
62. 
    # D8 @( Z' o. I& Y
63. /* Infinite loop */
    
64. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    , `8 B( Q& j  g, M  k
65. while (1)
    " B8 I6 j% |* I9 n; V& X! H0 J2 ~
66.   {
    
67. /* USER CODE END WHILE */
    : n& J* ^. }+ Z  a4 O" e" G
68. 
    
69. /* USER CODE BEGIN 3 */
    
70. 
    
71. if (EndofCon_Flag!=0)
    
72.   {
    & h' |' G* ?! f1 o* R/ c
73.     VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  
    9 A+ y! }* e) q8 }0 Q# `' c
74. 
    
75.     VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  
    1 s, d- d) \+ C
76. 
    
77.     Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);
    
78. 
    
79.       EndofCon_Flag=0;
    $ ]' t9 U0 v5 g# z" {) h
80. 
    
81. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);
    
82. 
    
83.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);  //for auxiliary test
    / X0 u& S$ e1 k/ x) a0 Y
84. 
    
85.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
      s" n* b6 k9 d: k( R, W
86. 
    7 M5 w5 w$ W2 n
87. while(Completed==0){}
    . O: N7 U) m0 N7 |
88.       Completed =0;
    6 W3 I) ~- E0 \9 i
89. 
    
90. 
    . g5 h9 _/ |0 e+ T9 V8 E
91. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
    9 Z2 A2 W( ]3 K6 A( b6 W) X  O
92.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
    & u1 I; h* Z; j* l/ R
93. 
    
94. while(Completed==0)  {}
    
95.       Completed =0;
    
96. 
    
97. 
    3 f. \( [# X) H! j9 D: @
98. //HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
      Z% S% e, J$ i, I+ d% H
99.       HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));
    
100. 
     
101. while(Completed==0){}
     
102.       Completed =0;
     9 O" W$ G9 R6 l  z4 c/ J5 W; j8 {1 {# w
103. 
     
104.       HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test
     
105. 
     
106.    }   
     
107. 
     9 n8 a& z- F* x1 {0 _, y; R9 j
108.   }
     
109. /* USER CODE END 3 */
     3 \6 y$ y4 C8 q/ D' j1 W
110. }
     
111. 
     5 ]2 }: K/ D8 Q! T" y6 H
112. //ADC EOC 中断回调处理函数
     
113. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
     
114. {
     
115. 
     6 v0 n1 E* @& P* H) q
116.   ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //获取转换结果并存入数组
     6 ~- G& B( I4 a8 u/ y& s
117. 
     
118.   convCNT++;
     8 b9 K6 s4 I- F& a3 `
119. 
     ! [4 j$ e. N7 h% [1 h
120. if(convCNT==3)  
     4 D0 `! O( K4 Y+ q7 h! X5 M( R
121. 
     
122. {
     ; H* J( O0 }: c) {
123.     convCNT=0;
     
124. 
     
125.     EndofCon_Flag=0xff;
     4 q+ @/ T  T/ d; x9 M
126. 
     $ U) m6 [8 U' Q$ W1 Z# `
127. sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  \r\n",Temperature);  
     
128. 
     
129. sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  \r\n",VRefint);  
     5 V- r" {! ]" w! h& W9 F
130. 
     % q& u$ P& Z/ l- ?" S9 S
131. sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  \r\n\r\n",VBATVolt);
     
132. 
     
133. }
     
134. 
     5 E6 f" s/ D/ |8 g! |+ q9 j7 x2 W" B
135. }
     
136. 
     ( e) p! g& J3 O4 v9 o
137. //UART DMA 传输完成中断回调函数
     
138. 
     
139. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
     
140. {
     0 l2 q# `* Q; T/ G, D' M
141. 
     / q/ A9 D1 k; K/ p" ^
142.   Completed=0xff;
     
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。

( w* I  C3 ^( ~2 |. `

3 j0 t3 c2 D) r; T  u% t1 d: J针对上面的应用演示，最后给几点相关应用提醒：

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。

3 i; _; D9 a: P+ \: W* P% V2、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》】

( e9 P7 Z  n8 w; Z4 C* V/ U* M3、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：
' H& a$ e1 x) G9 R
8 D6 N7 m  l# r2 u

1. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));
   
2. 
   
3. HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol));
   
4. 
   3 ]7 z% j& q; W* P  e4 b
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。

( v, L, g* m4 C

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。

8 b6 `/ E# ^8 W: Q; b6 ]- L4、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。
) \( W" o' a- r- k. n& Q, Q
下图的三路波形是我调试时辅助使用的。

第一路表示计数器的计数变化，显然是单向向上计数模式。

" |. p6 L* h* w* s第二路是TIMER1通道1的PWM输出波形。

2 Z- q+ _3 P4 v+ l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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* x/ M, Z, L+ q1 S