详解STM32中的ADC_通道_存放器

STM32F103系列有3个ADC，精度为12位，每个ADC最多有16个外部通道。
个中ADC1和ADC2都有16个外部通道，ADC3一样平常有8个外部通道，各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断实行，ADC转换的结果可以左对齐或右对齐储存在16位数据寄存器中。
ADC的输入时钟不得超过14MHz，其时钟频率由PCLK2分频产生。

ADC功能框图讲解

学习STM32开拓板上的外设时首先要理解其外设的功能框图，如下：

功能框图可以大体分为7部分，下面逐一讲解：

电压输入范围

ADC所能丈量的电压范围便是VREF- ≤ VIN ≤ VREF+，把 VSSA 和 VREF-接地，把 VREF+和 VDDA 接 3V3，得到ADC 的输入电压范围为：0~3.3V。

输入通道

ADC的旗子暗记输入便是通过通道来实现的，旗子暗记通过通道输入到单片机中，单片机经由转换后，将仿照旗子暗记输出为数字旗子暗记。
STM32中的ADC有着18个通道，个中外部的16个通道已经在框图中标出，如下：

这16个通道对应着不同的IO口，此外ADC1/2/3 还有内部通道：ADC1 的通道 16 连接到了芯片内部的温度传感器， Vrefint 连接到了通道 17。
ADC2 的仿照通道 16 和 17 连接到了内部的 VSS。

ADC的全部通道如下图所示：

外部的16个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，个中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路（注入通道貌似利用不多），下面大略先容一下两种通道：

规则通道顾名思义便是，最平常的通道、也是最常用的通道，平时的ADC转换都是用规则通道实现的。

注入通道是相对付规则通道的，注入通道可以在规则通道转换时，强行插入转换，相称于一个“中断通道”吧。
当有注入通道须要转换时，规则通道的转换会停滞，优先实行注入通道的转换，当注入通道的转换实行完毕后，再回到之前规则通道进行转换。

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转换顺序

知道了ADC的转换通道后，如果ADC只利用一个通道来转换，那就很大略，但如果是利用多个通道进行转换就涉及到一个先后顺序了，毕竟规则转换通道只有一个数据寄存器。
多个通道的利用顺序分为俩种情形：规则通道的转换顺序和注入通道的转换顺序。

规则通道中的转换顺序由三个寄存器掌握：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器。
SQR寄存器掌握着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQx中写入相应的通道，这个通道便是第x个转换。
详细的对应关系如下：

通过SQR1寄存器就能理解其转换顺序在寄存器上的实现了：

和规则通道转换顺序的掌握一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来掌握，只不过只有一个JSQR寄存器来掌握，掌握关系如下：

须要把稳的是，只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序实行。
当JL<4时，注入通道的转换顺序正好相反，也便是实行顺序为：JSQ4、JSQ3、JSQ2、JSQ1。

配置转换顺序的函数如下代码所示：

/ @brief Configures for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time. @param ADCx: where x can be 1, 2 or 3 to select the ADC peripheral. @param ADC_Channel: the ADC channel to configure. This parameter can be one of the following values: @arg ADC_Channel_0: ADC Channel0 selected @arg ADC_Channel_1: ADC Channel1 selected @arg ADC_Channel_2: ADC Channel2 selected @arg ADC_Channel_3: ADC Channel3 selected @arg ADC_Channel_4: ADC Channel4 selected @arg ADC_Channel_5: ADC Channel5 selected @arg ADC_Channel_6: ADC Channel6 selected @arg ADC_Channel_7: ADC Channel7 selected @arg ADC_Channel_8: ADC Channel8 selected @arg ADC_Channel_9: ADC Channel9 selected @arg ADC_Channel_10: ADC Channel10 selected @arg ADC_Channel_11: ADC Channel11 selected @arg ADC_Channel_12: ADC Channel12 selected @arg ADC_Channel_13: ADC Channel13 selected @arg ADC_Channel_14: ADC Channel14 selected @arg ADC_Channel_15: ADC Channel15 selected @arg ADC_Channel_16: ADC Channel16 selected @arg ADC_Channel_17: ADC Channel17 selected @param Rank: The rank in the regular group sequencer. This parameter must be between 1 to 16. @param ADC_SampleTime: The sample time value to be set for the selected channel. This parameter can be one of the following values: @arg ADC_SampleTime_1Cycles5: Sample time equal to 1.5 cycles @arg ADC_SampleTime_7Cycles5: Sample time equal to 7.5 cycles @arg ADC_SampleTime_13Cycles5: Sample time equal to 13.5 cycles @arg ADC_SampleTime_28Cycles5: Sample time equal to 28.5 cycles @arg ADC_SampleTime_41Cycles5: Sample time equal to 41.5 cycles @arg ADC_SampleTime_55Cycles5: Sample time equal to 55.5 cycles @arg ADC_SampleTime_71Cycles5: Sample time equal to 71.5 cycles @arg ADC_SampleTime_239Cycles5: Sample time equal to 239.5 cycles @retval None /void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime){ 函数内容略;}

触发源

ADC转换的输入、通道、转换顺序都已经解释了，但ADC转换是怎么触发的呢？就像通信协议一样，都要规定一个起始旗子暗记才能传输信息，ADC也须要一个触发旗子暗记来实施模/数转换。

其一便是通过直接配置寄存器触发，通过配置掌握寄存器CR2的ADON位，写1时开始转换，写0时停滞转换。
在程序运行过程中只要调用库函数，将CR2寄存器的ADON位置1就可以进行转换，比较好理解。

其余，还可以通过内部定时器或者外部IO触发转换，也便是说可以利用内部时钟让ADC进行周期性的转换，也可以利用外部IO使ADC在须要时转换，详细的触发由掌握寄存器CR2决定。

在参考手册中可以找到，ADC_CR2寄存器的详情如下：

转换韶光

还有一点，便是转换韶光的问题，ADC的每一次旗子暗记转换都要韶光，这个韶光便是转换韶光，转换韶光由输入时钟和采样周期来决定。

由于ADC在STM32中是挂载在APB2总线上的，以是ADC得时钟是由PCLK2（72MHz）经由分频得到的，分频因子由 RCC 时钟配置寄存器RCC_CFGR 的位 15:14 ADCPRE[1:0]设置，可以是 2/4/6/8 分频，一样平常配置分频因子为8，即8分频得到ADC的输入时钟频率为9MHz。

采样周期是确立在输入时钟上的，配置采样周期可以确定利用多少个ADC时钟周期来对电压进行采样，采样的周期数可通过 ADC采样韶光寄存器 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的 SMP[2:0]位设置，ADC_SMPR2 掌握的是通道 0~9， ADC_SMPR1 掌握的是通道 10~17。
每个通道可以配置不同的采样周期，但最小的采样周期是1.5个周期，也便是说如果想最快韶光采样就设置采样周期为1.5.

转换韶光=采样韶光+12.5个周期

12.5个周期是固定的，一样平常我们设置 PCLK2=72M，经由 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M，采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换韶光为 1.17us。

数据寄存器

转换完成后的数据就存放在数据寄存器中，但数据的存放也分为规则通道转换数据和注入通道转换数据的。

规则数据寄存器卖力存放规则通道转换的数据，通过32位寄存器ADC_DR来存放：

当利用ADC独立模式（也便是只利用一个ADC，可以利用多个通道）时，数据存放在低16位中，当利用ADC多模式时高16位存放ADC2的数据。
须要把稳的是ADC转换的精度是12位，而寄存器中有16个位来存放数据，以是要规定数据存放是左对齐还是右对齐。

当利用多个通道转换数据时，会产生多个转换数据，然鹅数据寄存器只有一个，多个数据存放在一个寄存器中会覆盖数据导致ADC转换缺点，以是我们常常在一个通道转换完成之后就急速将数据取出来，方便下一个数据存放。
一样平常开启DMA模式将转换的数据，传输在一个数组中，程序对数组读操作就可以得到转换的结果。

DMA的利用之前先容过，请移步此处：DMA先容。

注入通道转换的数据寄存器有4个，由于注入通道最多有4个，以是注入通道转换的数据都有固定的存放位置，不会跟规则寄存器那样产生数据覆盖的问题。
ADC_JDRx 是 32 位的，低 16 位有效，高 16 位保留，数据同样分为左对齐和右对齐，详细因此哪一种办法存放，由ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 设置。

中断

从框图中可以知道数据转换完成之后可以产生中断，有三种情形：

以上中断的配置都由ADC_SR寄存器决定：

当然，在转换完成之后也可以产生DMA要求，从而将转换好的数据从数据寄存器中读取到内存中。

电压转换

要知道，转换后的数据是一个12位的二进制数，我们须要把这个二进制数代表的仿照量（电压）用数字表示出来。
比如丈量的电压范围是0~3.3V，转换后的二进制数是x，由于12位ADC在转换时将电压的范围大小（也便是3.3）分为4096（2^12）份，以是转换后的二进制数x代表的真实电压的打算方法便是：

y=3.3 x / 4096

初始化构造体

每个外设的核心便是其对应的初始化构造体了，ADC的初始化构造体代码如下：

typedef struct {uint32_t ADC_Mode; // ADC 事情模式选择 FunctionalState ADC_ScanConvMode; // ADC 扫描（多通道）或者单次（单通道）模式选择 FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; // ADC 单次转换或者连续转换选择uint32_t ADC_ExternalTrigConv; // ADC 转换触发旗子暗记选择uint32_t ADC_DataAlign; // ADC 数据寄存器对齐格式uint8_t ADC_NbrOfChannel; // ADC 采集通道数 } ADC_InitTypeDef;

通过配置初始化构造体来设置ADC的干系信息。

单通道电压采集

用这个程序来大略闇练一下ADC的单通道电压采集吧，程序利用了ADC1的通道11，对应的IO口是PC^1，由于博主的开拓板上PC ^1引脚没有任何复用，利用中断，在中断中读取转换的电压。

头文件

为了提高文件的可移植性，头文件中定义了一些与ADC和中断干系的量，在移植程序的时候只须要修正头文件中的定义即可。

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include "stm32f10x.h"/ 采取ADC1的通道11 引脚为PC^1 模式必须是仿照输入/#define ADC_GPIO_RCC RCC_APB2Periph_GPIOC#define ADC_GPIO_PORT GPIOC#define ADC_GPIO_PIN GPIO_Pin_1#define ADC_GPIO_MODE GPIO_Mode_AIN / 配置与中断有关的信息 /#define ADC_IRQn ADC1_2_IRQn#define ADC_RCC RCC_APB2Periph_ADC1/ 配置ADC初始化构造体的宏定义 /#define ADCx ADC1#define ADCx_ContinuousConvMode ENABLE //连续转换模式#define ADCx_DataAlign ADC_DataAlign_Right //转换结果右对齐#define ADCx_ExternalTrigConv ADC_ExternalTrigConv_None //不该用外部触发转换，采取软件触发#define ADCx_Mode ADC_Mode_Independent //只利用一个ADC，独立模式#define ADCx_NbrOfChannel 1 //一个转换通道#define ADCx_ScanConvMode DISABLE //禁止扫描模式，多通道时利用/ 通道信息和采样周期 /#define ADC_Channel ADC_Channel_11#define ADC_SampleTime ADC_SampleTime_55Cycles5/ 函数声明 /void ADC_COnfig(void);void ADC_NVIC_Config(void);void ADC_GPIO_Config(void);void ADCx_Init(void);#endif / __ADC_H /

引脚配置函数

首先配置相应的GPIO引脚，毕竟仿照旗子暗记是通过GPIO引脚传输到开拓板的，把稳的是，引脚的模式一定假如仿照输入！

void ADC_GPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(ADC_GPIO_RCC, ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ADC_GPIO_PIN ;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = ADC_GPIO_MODE ;GPIO_Init(ADC_GPIO_PORT , &GPIO_InitStruct);}

配置引脚便是老套路：声明构造体变量、开启时钟、写入构造体、初始化GPIO。

NVIC配置函数

由于我们是在转换完成后利用中断，在中断函数中读取数据，以是要首先配置中断函数的优先级，由于程序中只有这一个中断，以是优先级的配置就比较随意。

void ADC_NVIC_Config(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct ;/ 配置中断优先级分组(设置抢占优先级和子优先级的分配)，在函数在misc.c /NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1) ;/ 配置初始化构造体 在misc.h中 // 配置中断源 在stm32f10x.h中 /NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = ADC_IRQn ;/ 配置抢占优先级 /NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1 ;/ 配置子优先级 /NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1 ;/ 使能中断通道 /NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE ;/ 调用初始化函数 /NVIC_Init(&NVIC_InitStruct) ;}

ADC配置函数

ADC的配置函数是ADC的精髓，在这个函数中包含的内容有：ADC的初始化构造体配置、配置了时钟分频、配置了通道转换顺序、打开转换中断、进行校准、软件触发ADC采集等。

函数中都有详细的注释：

void ADC_COnfig(void){ ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd(ADC_RCC, ENABLE);/ 配置初始化构造体，详情见头文件 / ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ADCx_ContinuousConvMode ; ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADCx_DataAlign ; ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADCx_ExternalTrigConv ; ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADCx_Mode ; ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = ADCx_NbrOfChannel ; ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ADCx_ScanConvMode ; ADC_Init(ADCx, &ADC_InitStruct);/ 配置ADC时钟为8分频，即9M / RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);/ 配置ADC通道转换顺序和韶光 / ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime );/ 配置为转换结束后产生中断 在中断中读取信息 / ADC_ITConfig(ADCx, ADC_IT_EOC,ENABLE);/ 开启ADC，进行转换 / ADC_Cmd(ADCx, ENABLE );/ 重置ADC校准 / ADC_ResetCalibration(ADCx);/ 等待初始化完成 /while(ADC_GetResetCalibrationStatus( ADCx))/ 开始校准 / ADC_StartCalibration(ADCx);/ 等待校准完成 /while (ADC_GetCalibrationStatus(ADCx));/ 软件触发ADC转换 / ADC_SoftwareStartConvCmd(ADCx, ENABLE);}

中断函数

在中断函数中进行读取数据，将数据存放在变量result中，此处利用关键字extern声明，代表变量result已经在其他文件中定义，关于extern的先容在之前发的文章中有的先容，详细请移步此处:extern关键字。

extern uint16_t resurt;void ADC1_2_IRQHandler(void){/ 判断产生中断要求 /while(ADC_GetITStatus(ADCx, ADC_IT_EOC) == SET) resurt=ADC_GetConversionValue(ADCx);/ 打消中断标志 / ADC_ClearITPendingBit(ADCx, ADC_IT_EOC);}

主函数

主函数卖力吸收转换的值，并将其转换为电压值，然后通过串口打印在打算机上，便于调试。

变量result是主函数中的全局变量，把稳末了的结果该当转换为浮点型。

#include "stm32f10x.h"#include "usart.h"#include "adc.h"uint16_t result;void delay(void){uint16_t k=0xffff;while(k--);}int main(void){float voltage;/ 串口调试函数 / DEBUG_USART_Config();/ 与ADC干系的函数打包在此函数中 / ADCx_Init();while(1) {/ 逼迫转换为浮点型 / voltage = (float) result/40963.3;printf("\n电压值为：%f\n",voltage); delay(); }}

来源：STM32嵌入式开拓

本文转载自“STM32嵌入式开拓”，如有侵权，请联系删除原文链接：详解STM32中的ADC

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标签：ADC转换