一、STM32-ADC模數轉換概述

1、ADC簡介

ADC的概念

Analog-to-Digital Converter的縮寫。指模/數轉換器或者模擬/數字轉換器。是指將連續變量的模擬信號轉換為離散的數字信號的器件。

ADC的作用

采集傳感器的數據，測量輸入電壓，檢查電池電量剩余，監測溫濕度等。

典型的模擬數字轉換器將模擬信號轉換為表示一定比例電壓值的數字信號。

2、ADC的性能指標

量程：能測量的電壓范圍

分辨率：ADC的分辨率通常以輸出二進制數的位數表示，位數越多，分辨率越高，一般來說分辨率越高，轉化時間越長。

轉化時間：模擬輸入電壓在允許的最大變化范圍內，從轉換開始到獲得穩定的數字量輸出所需要的時間稱為轉換時間

3、STM32F4-ADC配置

STM32F40X有3個ADC，每個可配置 12 位、10 位、8 位或 6 位分辨率

每個ADC 有16個外部通道。另外還有兩個內部 ADC 源 和 V BAT 通道掛在 ADC1上

這些通道的 A/D 轉換可以單次、連續、掃描或間斷模式執行。

ADC具有獨立模式、雙重模式和三重模式，對于不同 AD轉換要求幾乎都有合適的模式可選

ADC 的結果可以左對齊或右對齊方式存儲在 16位數據寄存器中。

4、ADC的功能框圖

1、輸入電壓范圍

2、輸入通道

3、轉換順序

4、轉換時間

5、數據寄存器

6、中斷

7、觸發源

4.1、電壓輸入范圍

ADC 輸入范圍為：V REF- ≤ V IN ≤ V REF+ 。由 V REF- 、V REF+ 、V DDA 、V SSA 、這四個外部引腳決定。

我們在設計原理圖的時候一般把 V SSA 和 V REF- 接地，把 V REF+ 和 V DDA 接 3.3V，得到ADC的輸入電壓范圍為：0~3.3V

如果我們想讓輸入的電壓范圍變寬，去到可以測試負電壓或者更高的正電壓，我們可以在外部加一個電壓調理電路，把需要轉換的電壓抬升或者降壓到0~3.3V，這樣 ADC 就可以測量了

4.2、輸入通道

每個ADC 有16個外部通道。另外還有兩個內部 ADC 源 和 V BAT 通道掛在 ADC1上

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4.3、轉換順序

規則通道組：

顧名思意，規則通道就是很規矩的意思，我們平時一般使用的就是這個通道。相當正常運行的程序。最多16個通道。

規則通道和它的轉換順序在ADC_SQRx寄存器中選擇，規則組轉換的總數應寫入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]中

注入通道組：

注入，可以理解為插入，插隊的意思，是一種不安分的通道。相當于中斷。最多4個通道。

注入組和它的轉換順序在ADC_JSQR寄存器中選擇。注入組里轉化的總數應寫入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]中

4.4、轉換時間

ADC 時鐘

ADC 輸入時鐘 ADC_CLK 由 PCLK2 經過分頻產生，最大值是 36MHz，典型值為30MHz。對于 STM32F407我們一般設置PCLK2=HCLK/2=84MHz。所以程序一般使用 4分頻或者 6分頻。

ADC 的總轉換時間

Tconv = 采樣時間 + 12個周期

最小采樣時間： T = 3 + 12 = 15個周期 =0.42us(ADC時鐘=36MHz下得到)

4.5、數據寄存器

規則數據寄存器 ADC_DR

ADC_DR只有一個，是一個 32 位的寄存器，只有低 16 位有效并且只是用于獨立模式存放轉換完成數據。因為 ADC 的最大精度是 12 位，ADC_DR 是16 位有效，這樣允許 ADC存放數據時候選擇左對齊或者右對齊，具體是以哪一種方式存放，由 ADC_CR2的 11 位 ALIGN 設置。

使用 DMA

由于規則通道組只有一個數據寄存器，因此，對于多個規則通道的轉換，使用 DMA 非常有幫助。這樣可以避免丟失在下一次寫入之前還未被讀出的 ADC_DR 寄存器中的數據。

在使能 DMA 模式的情況下(ADC_CR2 寄存器中的 DMA 位置 1)，每完成規則通道組中的一個通道轉換后，都會生成一個 DMA 請求。

4.6、中斷

轉換結束中斷

規則通道和注入通道的數據轉換結束后，都可以產生中斷

模擬看門狗中斷

當被 ADC 轉換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值時，就會產生中斷

溢出中斷

如果發生 DMA傳輸數據丟失，會置位 ADC 狀態寄存器 ADC_SR的 OVR位，如果同時使能了溢出中斷，那在轉換結束后會產生一個溢出中斷。

DMA 請求

規則和注入通道轉換結束后，除了產生中斷外，還可以產生 DMA請求，把轉換好的數據直接存儲在內存里面。

4.7、觸發源

軟件觸發

ADC轉換可以由ADC 控制寄存器 2: ADC_CR2的 ADON這個位來控制，寫 1的時候開始轉換，寫 0 的時候停止轉換

外部事件觸發

觸發包括內部定時器觸發和外部 IO觸發。觸發源有很多，具體選擇哪一種觸發源，由 ADC控制寄存器ADC_CR2的 EXTSEL[2:0]和 JEXTSEL[2:0]位來控制

5、ADC的工作模式

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二、單通道采集實例

利用ADC采集FSM4中電位器的數據

1、CubeMx配置

1、將引腳配置為ADC

2、使能串口

3、使能時鐘

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4、ADC配置

5、中斷使能

2、代碼實現

1、初始化

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2、數據采樣　　

? ? ? 輪詢方式實現

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通過中斷采集

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采集完成觸發中斷

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三、多通道采集實例

利用ADC采集電位器及STM32內部溫度傳感器的數據

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1、CubeMx配置

1、配置電位器和溫度通道

2、配置串口

3、使能時鐘

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4、ADC配置，使用輪詢方式：掃描模式，因為有兩個通道

2、代碼實現

1、使能ADC，然后輪詢檢測

ADC輪流獲取電位和溫度，每啟動一次會自動輪詢兩個通道。