STM32开发（14）----CubeMX配置ADC

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前言

本章介绍使用STM32CubeMX对ADC进行配置的方法，ADC的原理、概念和特点，配置各个步骤的功能，并通过单通道，多通道，DMA三种方式实现采集。

一、什么是ADC？

ADC 即模拟数字转换器，英文详称 Analog-to-digital converter，可以将外部的模拟信号转换为数字信号。

以下是datasheet当中的内容，我就做个搬运工，简单翻一下，大家可以配合datasheet学习，这样理解会更加深刻。 STM32 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器，它有 18 个通道，可测量 16 个外部和 2 个内部信号源，其中 ADC3 根据 CPU 引脚的不同其通道数也不同，一般有 8 个外部通道。 ADC 中的各个通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 ADC 的结果可以以左对齐或者右对齐存储在 16 位数据寄存器中。

STM32F103 的 ADC 主要特性如下：
1、 12 位分辨率；
2、转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断
3、单次和连续转换模式
4、自校准
5、带内嵌数据一致性的数据对齐
6、采样间隔可以按通道分别编程
7、规则转换和注入转换均有外部触发选项
8、间断模式
9、双重模式（带 2 个或以上 ADC 的器件）
10、 ADC 转换时间：时钟为 72MHz 为 1.17us
11、 ADC 供电要求： 2.4V 到 3.6V
12、 ADC 输入范围： VREF–≤VIN≤VREF+
13、规则通道转换期间有 DMA 请求产生

我们按照 ADC 的配置流程标记了七处位置，分别如下，理解不同的步骤请参考图和下列的介绍进行。

① ADC模块的输入电压
② 输入通道：电压输入后，外部输入的电压会通过通道输入到 ADC 转换器中，下面各个是ADC通道的列表

③ 转换顺序：ADC 多个通道以任意顺序输入，则需要进行顺序转换，转换的方式有两种，一种是规则组：即按照顺序进行，另一种是注入组：即打破原有顺序，有点类似中断的形式进行顺序转换、
④ 转换触发源：从图中可以看到，顺序转换是需要触发源的，这里就是对触发源的配置
⑤ 转换时间：即输入电压通过ADC的时间 计算公式：T = 采样时间 + 12.5 个周期
⑥数据寄存器：ADC 转换完成后的数据输出寄存器
⑦ 中断：ADC 中断可分为三种：规则组转换结束中断、注入组转换结束中断、设置了模拟看门狗状态位中断
⑧ 单次转换模式和连续转换模式
⑨ 扫描模式

二、实验过程

1.单通道ADC采集

STM32CubeMX配置

选择芯片stm32f103c6t6，新建工程

设置时钟源，最小系统外部晶振8Mhz，作为外部高速HSE时钟源。由于没有外接外部低速晶振，这里低速时钟源选择旁路时钟源。

配置时钟树，这里使用官方推荐的配置

为了展示内部温度的变化，我们配置USART1，打印获取温度的结果

USART1的参数配置如下，波特率115200，传输数据长度为8 Bit，奇偶检验无，停止位1.其他参数默认

使用ADC 通道0，参数中设置采样时间

Code Generator中设置只拷贝使用到的库，分离.c和.h文件

设置好项目名称和路径，点击GENERATE CODE即可，生成后使用keil5 IDE打开。

代码实现

在usart.c文件后面添加如下代码，代码中添加了#ifdef宏定义进行条件编译，如果使用GUNC编译，则PUTCHAR_PROTOTYPE 定义为int __io_putchar(int ch)函数，否则定义为int fputc(int ch, FILE *f)函数。

/* USER CODE BEGIN 0 */
#include "stdio.h"
#ifdef __GNUC__
  /* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
     set to 'Yes') calls __io_putchar() */
  #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
  #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */
/**
  * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
  * @param  None
  * @retval None
  */
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  /* Place your implementation of fputc here */
  /* e.g. write a character to the EVAL_COM1 and Loop until the end of transmission */
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
 
  return ch;
}
/* USER CODE END 0 */

main函数如下：

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 */
  uint32_t ADC_Value;
  /* 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_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_ADC_Start(&hadc1);	
	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10);	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
	  if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
	  {
		ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
	  }
      printf(" ADC channel0 value = %1.3fV \r\n", ADC_Value*3.3f/4096);
      }

  }
  /* USER CODE END 3 */
}

2.多通道ADC采样(非DMA)

STM32CubeMX配置

为了避免冗余，这里省略掉CubeMX新建工程，配置时钟等步骤，直接展示ADC的配置

代码实现

为了避免冗余，这里省略掉printf重载，直接展示main函数如下：

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  uint32_t ADC_Value[2];
  uint8_t i;
  /* 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_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_ADC_Start(&hadc1);	
	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10);	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
	HAL_Delay(500);
	  for(i=0;i<2;i++)
	  {
			if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
	  		{
				ADC_Value[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
	 		}
	  		HAL_ADC_Stop (&hadc1);//打开ADC
      		printf(" ADC channel0 value = %1.3fV \r\n", ADC_Value[0]*3.3f/4096);
      		printf(" ADC channel1 value = %1.3fV \r\n", ADC_Value[1]*3.3f/4096);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

3.多通道ADC采样（DMA）

STM32CubeMX配置

为了避免冗余，这里省略掉CubeMX新建工程，配置时钟等步骤，直接展示DMA和ADC的配置

DMA配置如下，主要配置了通道，模式，字宽等信息

ADC配置如下

代码实现

为了避免冗余，这里省略掉printf重载，直接展示main函数如下：

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 */
  uint32_t ADC_Value[100];
  uint8_t i;
  uint32_t ad1,ad2;
  /* 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_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&ADC_Value, 50);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
	HAL_Delay(500);
    for(i = 0,ad1 =0,ad2=0; i < 100;)
    {
        ad1 += ADC_Value[i++];
        ad2 += ADC_Value[i++];
    }
    ad1 /= 50;
    ad2 /= 50;
    printf("\r\n******** ADC DMA Example ********\r\n\r\n");//串口打印
    printf(" AD1 value = %1.3fV \r\n", ad1*3.3f/4096);
    printf(" AD2 value = %1.3fV \r\n", ad2*3.3f/4096);

}

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总结

本章介绍使用STM32CubeMX对ADC进行配置的方法，ADC的原理、概念和特点，配置各个步骤的功能，并通过单通道，多通道，DMA三种方式实现采集，对于配置的细节，可以参照ADC实现原理图，一点点梳理，这样易于理解。