基于ＳＴＭ３２的ＡＤＣ应用实例（单通道、多通道、基于ＤＭＡ）

• 硬件：STM32F103ＺＥT6
• 开发工具：Keil uVision５
• 下载调试工具：ARM仿真器（ＳＴ－Ｌｉｎｋ）

　一、硬件部分

所用的芯片内嵌3个12位的模拟/数字转换器(ADC)，每个ADC共用多达16个外部通道，2个内部通道。如下图所示：

ＡＤＣ就是一个转换器，可以把模拟量和数字量进行互相转换，在这里演示的是把模拟量转化为数字量，就像一个重力秤，一个多重的人或者物件在上面都有一个对应重量的数值，ＡＤＣ与重力秤差不多，不过它是把模拟量（温度、电压）转化为数字量，数字量可以是一个浮点型数据、整型数据、数组数据等。

在这里，ＡＤＣ怎么把电压转换为数字量呢？

ＡＤＣ内部可以采集０～３．３Ｖ的电压，采集的电压为０时，里面的刻度会显示是０，当采集的电压是３．３Ｖ时，里面的刻度会显示是４０９５（即满值）。

模拟/数字转换器(ADC)的分辨率、采样精度：12位。先来看看二进制的12位可表示0-4095个数，也就是说转换器通过采集转换所得到的最大值是4095，如：“111111111111”=4095，那么我们怎么通过转换器转换出来的值得到实际的电压值呢？如果我们要转换的电压范围是0v-3.3v的话，转换器就会把0v-3.3v平均分成4096份。设转换器所得到的值为x，所求电压值为y。
那么就有：

讲完ＡＤＣ采集数值为啥要（乘以３．３除以４０９６）之后，接下来将一下一个ＡＤ为啥可以分成多个通道同时Ｃ采集电压呢？

16个外部通道：简单的说就是芯片上有16个引脚是可以接到模拟电压上进行电压值检测的。16个通道不是独立的分配给3个转换器（ADC1、ADC2、ADC3）使用，有些通道是被多个转换器共用的。一个ＡＤＣ的多个通道同时采集时，会有内部的转换机制进行分配优先顺序以及转换时间。

void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_239Cycles5);

其中第一行是ＳＴＭ公司提供的源代码，第２～第４行是示范。

ADCx指的是哪个ＡＤＣ（ＡＤＣ１、ＡＤＣ２、ＡＤＣ３都可以）

ADC_Channel指的是指定ADC的规则组通道（如示范中的ADC_Channel_0,ADC_Channel_１,ADC_Channel_２）

Rank指的是转换顺序（可分为序列１～序列１６，数字越大优先顺序越后）

ADC_SampleTime指的是转换的时间（一般采用的是ADC_SampleTime_239Cycles5）

接下来，就是很多人比较困惑的地方，为啥ＡＤＣ可以有多个采集通道？

因为一个ＡＤＣ就是一个工具，对这个工具有使用权的都可以使用它，要看谁有使用权，就得看ＰＣＢ原理图，如下所示。同时每个有使用权的通道要使用它，也不是同时使用的，因为一个ＡＤＣ在同一时间只能有一个通道使用，优先级高的通道就可以优先使用它，具有同样优先权的通道，就由ＭＣＵ进行自主分配。

其实一般我们可以通过上述的ＡＤＣ通道配置函数进行配置：

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

Rank指的是转换顺序（可分为序列１～序列１６，数字越大优先级越低）

ADC123_IN1:字母“ADC”不用多说，“123”代表它被3个（ADC1、ADC2、ADC3）转换器共用的引脚，
“ＩＮ０”对应刚才那张宏定义图里面的ADC_Channel_0,这样就能找到每个通道对应的引脚了。


二、软件代码

普通模式的多通道

 #include "adc.h"
 #include "delay.h"

//初始化ADC
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认将开启通道0~3                                                                       
void  Adc_Init(void)
{     
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE );      //使能ADC1通道时钟
 

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

    //PA1 作为模拟通道输入引脚                         
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        //模拟输入引脚
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    

    ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;    //模数转换工作在单通道模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;    //模数转换工作在单次转换模式
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;    //转换由软件而不是外部触发启动
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;    //ADC数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 3;    //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);    //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   

  
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);    //使能指定的ADC1
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);    //使能复位校准  
     
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    //等待复位校准结束
    
    ADC_StartCalibration(ADC1);     //开启AD校准
 
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));     //等待校准结束
 

}                  
//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)   
{
      //设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );    //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期                      
  
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);        //使能指定的ADC1的软件转换启动功能    
     
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束

    return ADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}

u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)        //求多次采集数值的平均值
{
    u32 temp_val=0;
    u8 t;
    for(t=0;t<times;t++)
    {
        temp_val+=Get_Adc(ch);
        delay_ms(5);
    }
    return temp_val/times;
}     

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"     
#include "adc.h"
const u8 Adc_Channel[3]={ADC_Channel_0,ADC_Channel_1,ADC_Channel_2};
 
 int main(void)
 {     
    int i;
  float adcx[3];
    float temp;
    delay_init();             //延时函数初始化      
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);         //串口初始化为115200
     LED_Init();                 //LED端口初始化
    Adc_Init();                  //ADC初始化       
    while(1)
    {
        
        for(i=0;i<3;i++)                //把多次采集的结果存放到adcx[3]数组中
        {
            adcx[i]=(Get_Adc_Average(Adc_Channel[i],10)*3.3/4096);    //把采集数值转换为电压
            printf("
adcx[%d]:%4fV	
",i,adcx[i]);                                //在串口调试助手中打印出来
            
        }
        delay_ms(1000);

    }
 }

ＤＭＡ模式的多通道

#include "adc.h"
#include "delay.h"

void Adc_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrue;
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStrue;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);//使能ADC以及模拟输入端子的时钟
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                                      //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M
    
    GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue);                                    //初始化模拟输入端子
    
    
    
    
    ADC_DeInit(ADC1);                                                                   //复位ADC模块
    ADC_InitStrue.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;                                     　　//ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
    ADC_InitStrue.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;                                        //模数（Analog Digtal）转换次数设置  单次
    ADC_InitStrue.ADC_ScanConvMode=ENABLE;                                              //模数转换通道设置   Disable==〉不浏览即单通道模式
    ADC_InitStrue.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;                                    //数据对齐方式==〉右对齐                                
    ADC_InitStrue.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;                　　　　//不通过外部中断触发启动而是软件转换
    ADC_InitStrue.ADC_NbrOfChannel=M;                                                    //ADC转换通道数量                        
    ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStrue);                                                      //初始化ADC模块
    
    
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_239Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_239Cycles5);　　　　//内部通道测参考电压
    // 开启ADC的DMA支持（要实现DMA功能，还需独立配置DMA通道等参数）
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);                                                                    //使能ADC模块
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);                                                              //使能复位校准
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_StartCalibration(ADC1);                                                              //使能AD校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
}    


void filter(void)　　　　　　//求得ＡＤＣ多次采集数值的平均值，直接ＤＭＡ传回内存 After_filter[i]

{ int sum=0; u8 count,i; for(i=0;i<M;i++) { for(count=0;count<N;count++) { sum=sum+AD_Value[count][i]; } After_filter[i]=(float)(sum/N); sum=0; } } float GetVolt(float adcvalue) { return (adcvalue*3.3/4096); }

#include "dma.h"
#include "sys.h"
#include "adc.h"

/* ADC以及DMA的定义  */
#define N 10        //10次
#define M 3            //3个ADC通道
u16 AD_Value[N][M];
float After_filter[M];


void Dma_Init(void)　　　　　　//ＤＭＡ初始化
{    
    DMA_InitTypeDef DMA_InitType;
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
    
    DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
    DMA_InitType.DMA_BufferSize=N*M;
    DMA_InitType.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;
    DMA_InitType.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;        
    DMA_InitType.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular;
    
    DMA_InitType.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&AD_Value[0];
    DMA_InitType.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitType.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;
    
    DMA_InitType.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)&ADC1->DR;
    DMA_InitType.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitType.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitType.DMA_Priority=DMA_Priority_High;
    
    DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitType);
    
}

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"    
#include "adc.h"
#include "dma.h"

/* ADC以及DMA的定义  */
#define N 10        //10次
#define M 3            //3个ADC通道
extern u16 AD_Value[N][M];
extern float After_filter[M];

int main(void)
 {     
    float value[M];
    u16 adcx;
    u8 i=0;
    float temp;
    delay_init();             //延时函数初始化      
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);         //串口初始化为115200
     LED_Init();                 //LED端口初始化         
    Adc_Init();
    Dma_Init();
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);
    while(1)
    {
        while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
        filter();
        for(i=0;i<M;i++)
        {
            value[i]=GetVolt(After_filter[i]);            //把多次采集的结果转换为电压值存放到value[3]数组中
            printf("
value[%d]:%4fV	
",i,value[i]);//在串口调试助手中打印出来
            memset(value,0,M);
            
        }
        LED0=!LED0;
        delay_ms(500);
    }
 }