很多STM32芯片里往往內(nèi)置了專用的ADC通道，比方用來測量Vrefint,VBAT的分壓或溫度傳感器的輸出電壓信號(hào)。不同系列所內(nèi)置的模擬信號(hào)通道可能有差異。這里以STM32G4系列為例，它內(nèi)置了對應(yīng)于Vrefint,VBAT的三分之一分壓和溫度傳感器的輸出電壓的專用模擬通道。

下面的示例就是針對上述3個(gè)通道進(jìn)行AD，并測量相關(guān)電壓和片內(nèi)溫度，最終得到3個(gè)結(jié)果，分別是VRefint電壓，VBAT的電壓，片內(nèi)溫度。

實(shí)現(xiàn)過程是這樣的，大體分四步：【有點(diǎn)點(diǎn)麻雀雖小五臟俱全的味道】

1、TIMER1 更新事件觸發(fā)ADC的轉(zhuǎn)換；

2、CPU基于EOC中斷獲取ADC結(jié)果；

3、對ADC結(jié)果進(jìn)行換算，得到電壓值和溫度值存放在特定內(nèi)存位置；

4、基于DMA傳輸通過UART將最終結(jié)果在串口終端顯示；

其中，TIMER1的CH1輸出PWM波形，其更新事件做ADC的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。每次的TIMER更新事件觸發(fā)ADC，3個(gè)通道掃描方式轉(zhuǎn)換。這里的UART使用片內(nèi)LPUART，使用它主要是考慮它跟板載虛擬串口直接相連，沒有其它特別用意。

我使用STM32G474Nucleo板來進(jìn)行下面實(shí)驗(yàn)。其中VDD=3.3v,VBAT與VDD相連。另外，ADC模塊的參考電壓也是3.3v.

使用CubeMx圖形化工具進(jìn)行配置，先看TIMER配置：

再看看ADC的基本配置：

LPUART的基本配置：

因?yàn)橐褂肁DC中斷和UART的DMA傳輸，記得做ADC的中斷響應(yīng)使能配置和LPUART的DMA配置，這里只使用UART的TX DMA功能。

使用CubeMx主要配置主要是上面這些。

在組織用戶代碼前，先簡單介紹下片內(nèi)溫度傳感器的內(nèi)容。該溫度傳感器針對不同溫度有不同電壓輸出，其輸出電壓跟溫度呈線性關(guān)系。ST公司針對片內(nèi)溫度傳感器在兩個(gè)特定溫度【30℃和110℃或30℃和130℃】、基于特定參考電壓【3v或3.3v，不同系列以數(shù)據(jù)手冊為準(zhǔn)】生成了1組校準(zhǔn)值并存放于片內(nèi)特定FLASH位置。

STM32G4系列的校準(zhǔn)值是在參考電壓為3v,30℃和110℃條件下的兩個(gè)值，在數(shù)據(jù)手冊里還給出了校準(zhǔn)值的片內(nèi)存放地址。

針對這個(gè)溫度傳感器的使用，ST公司在參考手冊里還給出了計(jì)算公式。其實(shí)，有無這個(gè)公式無所謂，我們不難自行推理出來。【TS_DATA代表某時(shí)刻測得的傳感器輸出電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)換值，TS_CAL1/TS_CAL2分別表示在30℃和110℃條件下基于傳感器輸出電壓的轉(zhuǎn)換值。】

另外，前面提過，ST公司在手冊里給出了溫度傳感器的兩個(gè)溫度下的校準(zhǔn)值，但要注意生成校準(zhǔn)值的ADC模塊所用參考電壓跟我們實(shí)際應(yīng)用時(shí)AD模塊所用的參考基準(zhǔn)電壓可能不一致。如果不一致，就必須將ADC值換算成同一基準(zhǔn)參考電壓條件下的數(shù)據(jù)。目前在ST手冊里也特別強(qiáng)調(diào)這點(diǎn)了。我把上面一副圖再貼一遍于此【見黃色語句提醒】。

關(guān)于這點(diǎn)，我們也不難理解。同一待測信號(hào)、同一ADC模塊在不同基準(zhǔn)參考電壓下轉(zhuǎn)換值往往是不一樣的。見下面示意圖加以理解。

完成各項(xiàng)配置后，創(chuàng)建軟件工程。添加必需的用戶代碼：

#define TX_Timeout (9999)


#define TS_CAL1_ADDR  (0x1FFF75A8)  //用于計(jì)算溫度傳感器數(shù)據(jù)
#define TS_CAL2_ADDR  (0x1FFF75CA) //用于計(jì)算溫度傳感器數(shù)據(jù)


#define size1 (40)


char WDVol[size1],BatVol[size1],InVol[size1];


uint16_t ts_c30,ts_c110;


uint16_t ADCResult[3],convCNT;


volatile  uint32_t Completed,EndofCon_Flag;


floatVBATVolt;//存放BBAT電壓最終結(jié)果
floatVRefint;//存放Vrefint電壓最終結(jié)果
floatTemperature;//存放片外溫度℃最終結(jié)果


int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */


/* USER CODE END 1 */


/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/


/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();


/* USER CODE BEGIN Init */


/* USER CODE END Init */


/* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();


/* USER CODE BEGIN SysInit */


/* USER CODE END SysInit */


/* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  MX_TIM1_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */


ts_c30=*(uint16_t*)(TS_CAL1_ADDR);//讀取30℃時(shí)的ADC校準(zhǔn)值


   ts_c110 =  *(uint16_t *)(TS_CAL2_ADDR);//讀取110℃時(shí)的ADC校準(zhǔn)值


  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1 , ADC_SINGLE_ENDED);//ADC校準(zhǔn)


  HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);//啟動(dòng)ADC并開啟轉(zhuǎn)換中斷


  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);




/* USER CODE END 2 */


/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
  {
/* USER CODE END WHILE */


/* USER CODE BEGIN 3 */


if (EndofCon_Flag!=0)
  {
    VBATVolt=(ADCResult[0]/4095.)* 3.3 * 3.;  


    VRefint=(ADCResult[1]/4095.) * 3.3;  


    Temperature = 30.+ (88.*(ADCResult[2]-((ts_c30/1.1))))/(ts_c110 - ts_c30);


      EndofCon_Flag=0;


//HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol), TX_Timeout);


HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);//forauxiliarytest


      HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));


while(Completed==0){}
      Completed =0;



//HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)InVol ,sizeof(InVol), TX_Timeout);
HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1,(uint8_t*)InVol,sizeof(InVol));


while(Completed==0)  {}
      Completed =0;




//HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol), TX_Timeout);
      HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol));

while(Completed==0){}
      Completed =0;


      HAL_GPIO_WritePin( GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);  //for auxiliary test


   }    


  }
/* USER CODE END 3 */
}


//ADCEOC 中斷處理函數(shù)
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{


  ADCResult[convCNT]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果并存入數(shù)組


  convCNT++;


if(convCNT==3)  


{
    convCNT=0;


    EndofCon_Flag=0xff;


sprintf(WDVol,"Internal PN Temperature: %5.3f  
",Temperature);  


sprintf(InVol,"Internal Reference Volt: %5.3f  
",VRefint);  


sprintf(BatVol,"Current Battery Volt:   %5.3f  

",VBATVolt);


}


}


//UART DMA傳輸完成處理函數(shù)


void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{


  Completed=0xff;
}

基于上面的配置和測試代碼，我們就可以看到最終的結(jié)果了。定時(shí)器周期性地觸發(fā)ADC，每得到3個(gè)ADC結(jié)果就進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過UART以DMA方式傳輸?shù)酱诮K端。注意VBat電壓是測量結(jié)果再乘以3得到的。

針對上面的應(yīng)用演示，最后給幾點(diǎn)相關(guān)應(yīng)用提醒：

1、針對溫度傳感器做測量時(shí)，校準(zhǔn)時(shí)使用的參考電壓與實(shí)際應(yīng)用不一致時(shí)要做換算，換算成相同參考電壓的數(shù)據(jù)后再做計(jì)算。這點(diǎn)前面也提過了。

2、使用TIMER的TRGO觸發(fā)ADC,如果選擇類似比較事件、更新事件來觸發(fā)ADC時(shí)，此時(shí)ADC對觸發(fā)極性的選擇是無效的，或者說ADC的轉(zhuǎn)換僅依賴于觸發(fā)事件時(shí)間點(diǎn)。如果是選擇TIMER的Ocref信號(hào)作為觸發(fā)源，此時(shí)ADC的硬件觸發(fā)的極性選擇是有效的，可以是上沿或下沿觸發(fā)，甚至是雙沿觸發(fā)。這時(shí)就得根據(jù)需要選擇合適的觸發(fā)沿。【可以進(jìn)一步閱讀本公眾號(hào)文章《STM32定時(shí)器觸發(fā)ADC的時(shí)序話題》】

3、這里使用UART的DMA傳輸依次顯示三個(gè)結(jié)果于串口終端，三個(gè)啟動(dòng)UART DMA傳輸?shù)暮瘮?shù)須保留適當(dāng)時(shí)間間隔，即等上次傳輸完成后再啟動(dòng)下一次傳輸，因?yàn)檫@里每次傳輸使用的是同一DMA通道。否則沒法全部正常輸出。比如上面3次UART DMA傳輸?shù)拇a改成下面這樣子：

 HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)WDVol ,sizeof(WDVol));

 HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1,(uint8_t*)InVol,sizeof(InVol));


  HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)BatVol ,sizeof(BatVol))

這時(shí)輸出結(jié)果會(huì)變成下面的情形，總是只能看到一個(gè)結(jié)果的輸出，即第一次啟動(dòng)的DMA傳輸結(jié)果。

如果想省事點(diǎn)，直接在相鄰2次DMA傳輸間加上合適延時(shí)也行。我這里根據(jù)DMA傳輸完成事件來決定執(zhí)行下一次發(fā)送。在DMA傳輸完成中斷里設(shè)置Completed變量為非0值表示當(dāng)前一輪DMA傳輸完成。

4、對于那些在中斷和主程序里都會(huì)被訪問的變量，記得將它們冠以volatile。

下圖的三路波形是我調(diào)試時(shí)輔助使用的。

第一路表示計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)變化，顯然是單向向上計(jì)數(shù)模式。

第二路是TIMER1通道1的PWM輸出波形。

第三路是我每次基于DMA實(shí)現(xiàn)UART發(fā)送時(shí)拉高拉低的波形。平常管腳電平為高，在實(shí)現(xiàn)DMA傳輸過程中拉低。

好，今天的分享就到這里，供君參考。下次再聊。

審核編輯：劉清