STM32入门笔记08_ADC模数转换器+案例: ADC单通道&ADC多通道

最新推荐文章于 2025-05-16 22:51:38 发布
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分类专栏： 单片机学习笔记 文章标签： stm32 单片机 嵌入式硬件 c语言
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/nanxl1/article/details/129772107
文章详细介绍了STM32F103C8T6微控制器中的ADC模数转换器的工作原理，包括12位逐次逼近型ADC的特性、转换时间、通道配置、数据对齐以及校准过程。并提供了单通道和多通道ADC转换的C语言配置代码示例。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

AD模数转换器

ADC简介

  • ADC(Analog-Digtal Converter) 模拟-数字转换器
  • ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量, 建立模拟电路到数字电路的桥梁
  • 12位逐次逼近型ADC, 1us转换时间
  • 输入电压范围: 0~3.3V, 转换结果范围: 0~4095
  • 18个输入通道, 可测量16个外部和2个内部信号源
  • 规则组和注入组两个转换单元
  • 模拟看门狗自动监测输入电压范围
  • STM32F103C8T6 ADC资源: ADC1、ADC2, 10个外部输入通道

逐次逼近型ADC

在这里插入图片描述

  • IN0~IN7是八个输入通道
  • 通过配置ADDA~ADDC可以选择一个通道作为信号输入
  • 通过比较器, DAC逐渐逼近输入信号, DAC的值最终与输入信号十分接近

ADC框图

在这里插入图片描述

ADC基本结构

在这里插入图片描述

输入通道

通道ADC1ADC2ADC3
通道0PA0PA0PA0
通道1PA1PA1PA1
通道2PA2PA2PA2
通道3PA3PA3PA3
通道4PA4PA4PF6
通道5PA5PA5PF7
通道6PA6PA6PF8
通道7PA7PA7PF9
通道8PB0PB0PF10
通道9PB1PB1
通道10PC0PC0PC0
通道11PC1PC1PC1
通道12PC2PC2PC2
通道13PC3PC3PC3
通道14PC4PC4
通道15PC5PC5
通道16温度传感器
通道17内部参考电压

转换模式

  • 单次转换, 非扫描模式

在这里插入图片描述

  • 连续转换, 非扫描模式
    在这里插入图片描述
  • 单次转换, 扫描模式

在这里插入图片描述

  • 连续转换, 扫描模式

在这里插入图片描述

触发控制

在这里插入图片描述

数据对齐

  • 数据右对齐:

在这里插入图片描述

  • 数据左对齐:
    在这里插入图片描述

转换时间

  • AD转换的步骤: 采样, 保持, 量化, 编码

  • STM32 ADC的总转换时间为:

    ​ Tconv = 采样时间 + 12.5个ADC周期

  • 例如: 当ADCCLK = 14MHz, 采样时间为1.5个ADC周期

    ​ Tconv = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1us

校准

  • ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的精准度误差。校准期间, 在每个电容器上都会计算出一个修正码(数字值), 这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差
  • 建议在每次上电后执行一次校准
  • 启动校准前, ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期

硬件电路

在这里插入图片描述

案例1: ADC单通道

配置ADC转换

void AD_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  // 12MHz
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	// 选择规则通道
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	// 配置ADC转换器
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换或者连续转换
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据对齐模式
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // ADC模式, 单独还是交叉
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 扫描的通道数
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 扫描模式或者非扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 触发控制
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	// 开启ADC功能
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	
	// ADC校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);  // 已初始化为零
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); 
	
}

RCC_ADCCLKConfig

/**
  * @brief  Configures the ADC clock (ADCCLK).
  * @param  RCC_PCLK2: defines the ADC clock divider. This clock is derived from 
  *   the APB2 clock (PCLK2).
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg RCC_PCLK2_Div2: ADC clock = PCLK2/2
  *     @arg RCC_PCLK2_Div4: ADC clock = PCLK2/4
  *     @arg RCC_PCLK2_Div6: ADC clock = PCLK2/6
  *     @arg RCC_PCLK2_Div8: ADC clock = PCLK2/8
  * @retval None
  */
void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2)

ADC_ContinuousConvMode

*!< Specifies whether the conversion is performed in
                                               Continuous or Single mode.
                                               This parameter can be set to ENABLE or DISABLE. */

ADC_DataAlign

#define ADC_DataAlign_Right                        ((uint32_t)0x00000000)
#define ADC_DataAlign_Left                         ((uint32_t)0x00000800)

ADC_Mode

#define ADC_Mode_Independent                       ((uint32_t)0x00000000)
#define ADC_Mode_RegInjecSimult                    ((uint32_t)0x00010000)
#define ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig               ((uint32_t)0x00020000)
#define ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl            ((uint32_t)0x00030000)
#define ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl            ((uint32_t)0x00040000)
#define ADC_Mode_InjecSimult                       ((uint32_t)0x00050000)
#define ADC_Mode_RegSimult                         ((uint32_t)0x00060000)
#define ADC_Mode_FastInterl                        ((uint32_t)0x00070000)
#define ADC_Mode_SlowInterl                        ((uint32_t)0x00080000)
#define ADC_Mode_AlterTrig                         ((uint32_t)0x00090000)

ADC_NbrOfChannel

 /*!< Specifies the number of ADC channels that will be converted
                                               using the sequencer for regular channel group.
                                               This parameter must range from 1 to 16. */

ADC_ScanConvMode

/*!< Specifies whether the conversion is performed in
                                               Scan (multichannels) or Single (one channel) mode.
                                               This parameter can be set to ENABLE or DISABLE */

ADC_ExternalTrigConv

#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1                ((uint32_t)0x00000000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC2                ((uint32_t)0x00020000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2                ((uint32_t)0x00060000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO               ((uint32_t)0x00080000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T4_CC4                ((uint32_t)0x000A0000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_Ext_IT11_TIM8_TRGO    ((uint32_t)0x000C0000) /*!< For ADC1 and ADC2 */

#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3                ((uint32_t)0x00040000) /*!< For ADC1, ADC2 and ADC3 */
#define ADC_ExternalTrigConv_None                  ((uint32_t)0x000E0000) /*!< For ADC1, ADC2 and ADC3 */

#define ADC_ExternalTrigConv_T3_CC1                ((uint32_t)0x00000000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC3                ((uint32_t)0x00020000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T8_CC1                ((uint32_t)0x00060000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T8_TRGO               ((uint32_t)0x00080000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC1                ((uint32_t)0x000A0000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC3                ((uint32_t)0x000C0000) /*!< For ADC3 only */

整体代码:

ADC.c
#include "stm32f10x.h"

/*
初始化ADC
*/
void AD_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  // 12MHz
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	// 选择规则通道
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	// 配置ADC转换器
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换或者连续转换
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据对齐模式
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // ADC模式, 单独还是交叉
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 扫描的通道数
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 扫描模式或者非扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 触发控制
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	// 开启ADC功能
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	
	// ADC校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);  // 已初始化为零
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); 
	
}

/*
获取ADC模块转换的值
*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);  // 软件触发
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);  // 等待转换完毕
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
main.c
#include "stm32f10x.h" 
#include "delay.h"
#include "OLED.h"
#include "ADC.h"
// ADC单通道
// 2023年3月25日19:12:09
uint16_t ADValue;
float volatge;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	AD_Init();
	OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");
	OLED_ShowString(2, 1, "Volatge:0.00V");
	while(1)
	{
		ADValue = AD_GetValue();
		volatge = (float)ADValue / 4095 * 3.3;
		
		OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4);
		OLED_ShowNum(2, 9, volatge, 1);
		OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t)(volatge * 100)% 100, 2);
		Delay_ms(100);
	}
}

案例2: ADC多通道

整体代码

ADC.c
#include "stm32f10x.h"

/*
初始化ADC
*/
void AD_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  // 12MHz
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置ADC转换器
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换或者连续转换
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据对齐模式
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // ADC模式, 单独还是交叉
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 扫描的通道数
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 扫描模式或者非扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 触发控制
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	// 开启ADC功能
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	
	// ADC校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);  // 已初始化为零
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); 
	
}

/*
获取ADC模块转换的值
*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);  // 软件触发
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);  // 等待转换完毕
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
main.c
#include "stm32f10x.h" 
#include "delay.h"
#include "OLED.h"
#include "ADC.h"
// ADC多通道
// 2023年3月25日20:42:57
uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3;
float volatge;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	AD_Init();
	OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");
	OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
	OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
	OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
	while(1)
	{
		AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0);
		AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1);
		AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2);
		AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3);
		
		OLED_ShowNum(1, 5, AD0, 4);
		OLED_ShowNum(2, 5, AD1, 4);
		OLED_ShowNum(3, 5, AD2, 4);
		OLED_ShowNum(4, 5, AD3, 4);
		
		Delay_ms(100);
	}
}

参考资料

【STM32入门教程-2023持续更新中】 https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn/?p=22&share_source=copy_web&vd_source=ee06a25b3dfb2900ab707b01fdff6667

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外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1lEQ4OQf-1692796894030)(https://newbie-typora.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/TyporaJPG/image-20230813230015201.png)]当前adc的频率50Mhz 二分频25Mhz 一个采样周期40ns 我们设置的采样周期为387.5。我们使用使用该地址读取到的值，所以使用指针的方式来读取该地址的值。
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m0_64478952的博客
05-05 1万+
1、ADC的介绍 ADC就是模数转换，就是将芯片的端口模拟量转化位数字量显示出来能够看得到这个比例值。 转换类型分三种： 1、逐次逼近型就是类似于二分查找法，当给定一个值然后与这个比较，大于这个值那么就是在这个值得以上到边界值，那么下一次比较就是在大于这个值到边界值得中间那个比较，然后在与这两个中间值比较。依次比较，直到找到这个值，这个算法复杂度在log2n。 2、双积分型就是它先对输入采样电压和基准电压进行两次积分，以获得与采样电压平均值成正比的时间间隔，同时在这个时间间隔内，用计数器对标准时钟脉
STM32入门指南：从GPIO到中断与ADC详解
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