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ADC结构
stm32ADC电器参数
- 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
逐次逼近型ADC
在逐次逼近型ADC中有一个电压比较器,和一个DAC,通过对DAC赋值可以得到DAC的输出电压,将DAC的输出电压与ADC的输入电压进行比较,便可以得到DAC输入电压所对应的数据,此时使用二分法不断查询DAC与ADC的大小,直到DAC输出电压与ADC输入电压相等时,就得到ADC转换后的数据。
stm32ADC结构
stm32ADC数据由GPIO口输入后,进入模拟至数字转换器,在转换器内部分为注入通道和规则通道,其中注入通道可以一次申请4组数据,规则通道可以一次申请16组数据,但规则通道数据寄存器仅有16位,需先将规则通道数据寄存器内的数据转运出去后,才能接收后面的数据,而注入通道数据寄存器有4*16位可以一次性拿去4组16位数据。
下面为ADC的触发模式,可以由软件触发,也可以由硬件触发,如定时器,外部引脚。
转换模式
- 单次转换,非扫描模式
- 连续转换,非扫描模式
- 单次转换,扫描模式
- 连续转换,扫描模式
单次转换,非扫描模式
在16组通道内,只转换其中一组,并只转换一次,转换完后置标志位转换结束。
连续转换,非扫描模式
在16组通道内,只转换其中一组,但持续多次转换,转换完后自动下一次转换。
单次转换,扫描模式
在16组通道内,将指定的通道依次进行转换,并只转换一次,转换完后置标志位转换结束。
连续转换,扫描模式
在16组通道内,将指定的通道一次进行转换,并持续多次转换,转换完后自动下一次转换。在规则组通道下,由于规则通道数据寄存器仅有16位,因此需要在一次转换后使用[[STM32-DMA|DMA]]立即将数据转运出去。
间断模式
自行查阅手册
触发控制
数据对齐
一般情况下,我们使用数据右对齐,当数据左对齐时,低位被补0,此时ADC的数据会偏大。
校准
- ADC有一个内置自校准模式。模式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
ADC标准库代码
ADC单通道
/**
* 函 数:AD初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为模拟输入
/*规则组通道配置*/
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列1的位置,配置为通道0
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式,选择独立模式,即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐,选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发,使用软件触发,不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1,ADC开始运行
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程,内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数:获取AD转换的值
* 参 数:无
* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位,即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器,得到AD转换的结果
}
ADC多通道
/**
* 函 数:AD初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
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); //将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入
/*不在此处配置规则组序列,而是在每次AD转换前配置,这样可以灵活更改AD转换的通道*/
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式,选择独立模式,即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐,选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发,使用软件触发,不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1,ADC开始运行
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程,内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数:获取AD转换的值
* 参 数:ADC_Channel 指定AD转换的通道,范围:ADC_Channel_x,其中x可以是0/1/2/3
* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //在每次转换前,根据函数形参灵活更改规则组的通道1
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位,即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器,得到AD转换的结果
}