STM32学习——ADC模数转换器

最新推荐文章于 2025-04-07 15:12:58 发布
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分类专栏： STM32学习笔记 文章标签： stm32 学习 嵌入式硬件 单片机 c语言
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版权

ADC模数转换器

简介

ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器【DAC可以将数字变量转换为模拟电压—>PWM】

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

最快转换频率1MHz

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：模拟看门狗可以监测指定的某些通道，当AD值高于它设定的上阈值或者低于下阈值时，就会申请中断，就可以在中断函数中执行相应的操作

STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

逐次逼近型ADC

8位逐次逼近型芯片

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

STM32ADC框图

在这里插入图片描述

ADC基本结构图

在这里插入图片描述

转换模式

单次转换，非扫描模式

在这里插入图片描述

左表：16个通道，在非扫描模式下，只有序列1有效，此时，注入组同时选中16个的方式转换为只能选中一个的方式，可以在序列1的位置指定想要转换的通道，然后触发转换，ADC就会对通道2进行模数转换，转换完成后，转换结果放在数据寄存器里，同时给EOC标志位置1，判断EOC标志位，如果转换完成，就可以在数据寄存器里读取想要的结果，如果想再读一次数据就要再启动一次转换

连续转换，非扫描模式

在这里插入图片描述

在一次转换结束后，不会停止，而是立刻进行下一轮的转换，然后一直持续下去，这样只需要最开始触发一次转换，然后就可以一直转换。好处：开始转换后不需要等待一段时间，因此不用判断是否结束，想要读AD值的时候，直接从数据寄存器中读取

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

数据对齐

在这里插入图片描述

因为ADC是12位的，转换结果就是12位的数据，但是数据寄存器是16位的，因此存在数据对齐的问题，一种是数据右对齐，就是12位的数据向右靠，高位补零，一般用右对齐，这样读取16位寄存器，直接就是转换结果

左对齐作用：可以只选择高八位，将12位ADC转换成8位ADC，精度更低

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 = 1μs

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准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(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

配置步骤

第一步：开启RCC时钟，包括ADC和GPIO时钟，另外ADCCLK的分频器也需要配置

第二步：配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入的模式

第三步：配置多路开关，把左边的通道接入到右边的规则组里面

第四步：配置ADC转换器，用结构体来配置

第五步：开关控制，调用cmd函数，开启ADC

第六步：对ADC进行校准，减小误差

在ADC工作的时候，如果想要软件触发转换，有函数可以触发，如果想读取软件结果，也有函数可以读取结果

库函数介绍

void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2);

用来配置ADCCLK分频器,可以对APB2的72MHz时钟选择2，4，6，8分频，输入到ADCCLK

void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);

分别是恢复缺省配置、Init初始化、StructInit结构体初始化

void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

用于给ADC上电

void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

用于开启DMA输出信号，如果使用DMA转运数据，需要调用这个函数

void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);

中断输出控制，用于控制某个中断能不能通往NVIC

void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);

复位校准

FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

获取复位校准状态

void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);

开始校准

FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

获取开始校准状态

void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

ADC软件开始转换控制，用于软件触发的函数，也就是触发控制

FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

ADC获取软件开始转换状态，只能判断转换是否正在进行，不能判断转换结束

FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);

获取标志位状态，参数给EOC的标志位，可以判断EOC标志位是否置1，如果转换结束，EOC标志位置1

void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);

配置间断模式：每隔几个通道间断一次

void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

配置间断模式：是不是启用间断模式

void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);

ADC规则组通道配置，给序列的每个位置填写指定的通道，ADC_Channel指定的通道，Rank是序列几的位置，ADC_SampleTime指定通道的采样时间

void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

ADC外部触发转换控制，是否允许外部触发转换

uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);

ADC获取转换值，就是获取AD转换的数据寄存器，读取转换结果需要用到这个函数

uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void);

ADC获取双模式转换值，双模式ADC模式读取转换结果的函数

void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog);
void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold);
void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel);

对模拟看门狗进行配置，第一个是是否启动看门狗，第二个是配置高低阈值，第三个是配置看门的通道

void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState);

ADC内部两个通道的配置

FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);
void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);
ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);
void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);

获取标志位状态、清除标志位、获取中断状态、清除中断挂起位

代码示例

代码文件：AD.h(单次转换，非扫描模式)【单通道】

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void AD_Init(void)
{
	//第一步：开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	//第二步：配置GPIO
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	//第三步：选择规则组的输入通道
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	//第四步：用结构体初始化ADC
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
	
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
	
	//校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
}

uint16_t AD_GetValue(void)
{
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

代码文件：AD.h【多通道】

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void AD_Init(void)
{
	//第一步：开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	//第二步：配置GPIO
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	
	//第四步：用结构体初始化ADC
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
	
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
	
	//校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
}

//在调用AD_GetValue时，只需要指定一个转换的通道，返回值就是指定通道的结果
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
【STM32学习】——ADC模数转换器&外挂式/STM32的逐次逼近型ADC&输入通道/转换模式/触发控制/数据对齐/转换时间/校准&AD单/多通道实操
weixin_51658186的博客
03-24 3334
本次学习有两个实操程序，第一个程序为AD单通道，第二个为AD多通道STM32的ADC为12位，AD最大值是4095，对应最大电压3.3V，可对0-3.3v之间的任意电压量化，所以ADC相当于一个电压表。而对于GPIO而言只能读取引脚的高低电平两个值。注：开关控制对应ADC_Cmd库函数，用于给ADC上电ADC（Analog-Digital 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。
STM32学习笔记---ADC转换
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09-21 3560
ADC转换笔记，以什么是ADC、如何配置ADC以及具体使用ADC展开学习
STM32 ADC模数转换器
L199023的博客
06-26 1558
但是我用的STM32F103C8T6的型号只有10个外部型号源，不同的型号的通道个数需要查看手册，其中刚刚说的16个外部型号源，是指不需要任何额外的电路，直接测量的引脚上的模拟电压，2个内部信号源，是内部温度传感器和内部参考电压，内部温度传感器可以测量CPU的温度，内部参考电压是一个1.2V的基准电压，它不随外部供电变化而变化，，如果芯片不是标准的3.3V，测量的外部引脚就有可能不准确，那么就可以用这个基准电压进行校准，就能得到正确的电压值。
STM32——ADC模数转换器
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2403_89181725的博客
04-07 1012
ADC，全称：Analog-to-Digita丨Converter，指模拟/数字转换器ADC将模拟信号转换为数字信号。基本原理将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号。具体来说，ADC将模拟信号在时间上进行采样，然后通过量化操作将每个采样值转换为数字编码。这些数字编码可以用二进制代码表示。ADC在转换过程中需要通过采样频率和量化精度来决定转换质量，采样频率和量化精度越高，转换质量越好，但同时也会增加转换的成本和复杂度。
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05-18 1240
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一、模数转换器（ADC）概述：
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07-07 932
首先，我们使能了ADC的时钟（RCC_APB2PeriphClockCmd()函数），然后配置了ADC的分辨率（ADC_InitStruct.ADC_Resolution），转换模式（ADC_InitStruct.ADC_Mode），数据对齐方式（ADC_InitStruct.ADC_DataAlign）和采样时间（ADC_InitStruct.ADC_SampleTime）等。在ADC_IRQHandler()函数中，我们首先通过ADC_GetITStatus()函数检查转换完成标志位是否被置位。
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以ADC0809芯片为例，通过地址锁存器进行控制通道选择开关，ADDA、B、C端的电平为000时，IN0通道选通；001，IN1通道选通，以此类推。ADC比较器是由时钟进行推进的。首先，控制逻辑电路使N位寄存器最高位(Dn-1)置1,其余清零。经。将VN和Vx比较，若Vx>=VN,则保留Dn-1=1;若Vx
stm32学习笔记---ADC模数转换器（理论部分）
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ADC简介 ADC（Analog-Digital 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。 另外，使用DAC就可以将数字变量转化为模拟电压。上一节我们还学到了一个数字-模拟的桥梁：PWM。我们使用PWM来控制led的亮度，电机的速度，这就是DADC的功能。同时，PWM只有完全导通和完全断开两种状态。在这两种状态上都没有功率损耗，所以在直流电机调速这种大功率的应用场景，使用PWM来等效模拟量是比DADC更好的选择。并且
超详细！！STM32-ADC模数转换器-驱动内部温度传感器
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在STM32微控制器系列中，ADC（Analog-to-Digital Converter）是一个重要的外设模块，它允许微控制器将模拟信号转换成数字信号以进行处理。模拟信号–>数字信号。MCU只能处理数字量(10011001)，如果需要MCU区分模拟输入信号时，MCU直接做不了，需要将模拟信号通过模数转换器，转成数字量供MCU处理。模数转换器一般用在各类传感器〈光敏电阻）上，还有部分用在音视频处理上。
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在中断处理函数中，通过ADC_GetITStatus函数判断中断标志位是否被触发，如果触发，则通过ADC_GetConversionValue函数获取转换结果，并进行后续处理。最后，通过ADC_DMACmd函数使能ADC的DMA请求，并通过ADC_StartOfConversion函数启动ADC连续转换。四、ADC模块的中断处理 除了轮询的方式读取转换结果外，还可以使用中断的方式进行处理。二、ADC模块的初始化 在使用STM32的ADC模块之前，需要进行初始化设置。
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