Stm32 ADC学习

stm32 ADC 简介

stm32的ADC是 12位逐次逼近型 模拟数字转换器;它包括18个通道,可以用来测量16个外部通道和2个内部通道.ADC转换的结果存放在16位数据寄存器(ADC规则数据寄存器,ADC_DR 和 ADC注入数据寄存器,ADC_JDCx)中,这个数据寄存器可以设置对齐方式为左对齐或右对齐.

ADC通道与GPIO对应表(图片来自整点原子STM32F1开发指南库函数版本)

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规则通道组和注入通道组

注入通道可打断规则通道的转换

所谓规则通道组和注入通道组其实应该就是通道的分组吧,按照OOP的思想来理解,通道组是一个基类,注入通道组和规则通道组派生自通道组这个基类,通道组这个基类中包含了一个保存各个通道的数组.

为什么要对通道进行分组呢,这个有待深究,以后再说.

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ADC相关的寄存器

ADC_CR1

各个位描述如下图:

• scan位:
  设置扫描模式,1为使用扫描模式,0则关闭.扫描模式下,有ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换,此时如果设置了EOCIE或JEOCIE,则只有在最后一个通道转换完毕后才会产生EOC或JEOC中断
• DUALMOD位:
  设置ADC的操作模式,详细的看下面的来自<<stm32中文参考手册>>截图
  

ADC_CR2

各个位描述如下图:

• ADON位:用于开关AD转换器
• CONT位:用于设置是否进行连续转换,使用单次转换CONT位必须设置为0.
• EXTSEL[2:0]:用于选择启动规则转换组转换的外部事件
  
  如果需要使用软件触发,就将这三个位设置为 111

ADC采样事件寄存器(ADC_SMPR1和ADC_SMPR2)

各个位描述如下图:

这两个寄存器用来设置通道0~17的采样时间,每个通道要占3位.

对于每个要转换的通道,采样时间尽量长一点,以获得较高的准确度,但是会降低ADC的转换速率.ADC的转换时间可以由以下公式计算:

Tconv = 采样时间 + 12.5周期

ADC规则序列寄存器(ADC_SQR1~3)

这几个寄存器功能都差不多,不一一详细说明了.

• L[3:0]:用于存储规则序列的长度

ADC数据寄存器(ADC_DR)

这个没什么好说的,用来存放AD转换后的结果

要注意可以通过ADC_CR2的ALIGN位设置这个寄存器是左对齐还是右对齐

ADC状态寄存器(ADC_SR)

没啥好说的,保存了各种状态,看图吧.

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通过库函数配置ADC1通道1进行AD转换

查看手册可以知道ADC1通道1对应着PA1,如下图



1.外设使能

• STM32F103ZET6的ADC通道1在PA1上所以我们先要使能 PORTA的时钟 和 ADC1时钟,然后设置 PA1为模拟输入.

2.复位ADC1,同时设置ADC1的分频因子

• 开启了ADC1的时钟后,要复位ADC1,将ADC1的全部寄存器重设位缺省值,然后通过RCC_CFGR设置ADC1的分频因子,并且分频因子要确保ADC1的时钟不超过14MHz!
  //ADC复位 ADC_DeInit();
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_DIV6); //设置分配因子的库函数

3.初始化ADC1参数,设置ADC1的工作模式以及规则序列的相关信息.
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);// ADC初始化

4.使能ADC并校准
void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState); //使能指定的ADC
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);//复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCx));//等待复位校准结束
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);//执行ADC校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADCx));//等待AD校准结束

5.设置规则序列1里面的通道,读取ADC的值
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime); //设置规则序列通道以及采样周期
void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);//允许软件开启ADC转换
while(!ADC_GetFlagStatus(ADCx,ADC_FLAG_EOC));//等待转换结束
uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);//获取转 换结果数据

MDK5中实现代码

• 配置stm32f103库函数编程环境,我用的是正点原子的那一套,不多记录了;

• ADC1_Init() 函数

  void ADC1_Init(void)

  /* ---------------------------------------------
      ADC1_IN1 -> PA.1
  --------------------------------------------- */
  void ADC1_Init(void)
  {
      GPIO_InitTypeDef gpioInitStruct;
      ADC_InitTypeDef adcInitStruct;
      //Enable periph clock
      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
      //配置ADC的时钟,不要超过14MHz;
      RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);	
      //Congfig PA.1
      gpioInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	//设置PA.1的输入模式为模拟输入
      gpioInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
      gpioInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(GPIOA,&gpioInitStruct);
      //ADC1 复位
      ADC_DeInit(ADC1);
      //initialize adc1
      adcInitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;	//ADC模式:ADC独立模式
      adcInitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;	//ADC_DR寄存器的数据对齐方式:右对齐
      adcInitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;	//是否允许连续扫描模式:不允许,使用单通道模式
      adcInitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;	//单次转换模式
      adcInitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//ADC触发方式:不需要外部触发源,由软件触发
      adcInitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;	//进行转换的ACD通道数目
      ADC_Init(ADC1,&adcInitStruct);
      //Enable ADC1
      ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
      //ADC1校准
      ADC_ResetCalibration(ADC1);	//复位校准
      while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待复位校准完成
      ADC_StartCalibration(ADC1); //ACD校准
      while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));	//等待ADC校准完成
  }
  

• ADC_GetConvValue()

  u16 ADC_GetConvValue(u8 channel)

  /**
  * 获取指定的通道adc的转换结果
  * @param channel: 指定adc的通道,必须在1~3之间
  */
  u16 ADC_GetConvValue(u8 channel)
  {
      //Config sample channel
      //采样周期尽量设置长一些,以确保精度
      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,channel,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
      //使能软件转换
      ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
      while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));
      return ADC_GetConversionValue(ADC1);
  }
  

• ADC_GetAverageConvValue()

  u16 ADC_GetAverageConvValue(u8 channel,u8 times)

  u16 ADC_GetAverageConvValue(u8 channel,u8 times)
  {
      u8 i = 0;
      u32 temp = 0;
      for(;i < times;i++)
      {
          temp += ADC_GetConvValue(channel);
      }
      return (u16)(temp/times);
  }
  

• ADC_SampleValue2ReadableValue()

  double ADC_SampleValue2ReadableValue(u16 sampleValue)

  /**
      * 描述:将AD转换后存放在ADC_DR寄存器中的值转换为有意义的值,
      * 		 可以通过宏定义 REF 来设置参考电压
      * @param sampleValue : 要转换的值
      * @retval 转换的结果,是一个double类型的浮点数
      */
  double ADC_SampleValue2ReadableValue(u16 sampleValue)
  {
      return (double)sampleValue*((double)REF/4096.0);
  }
  

• main.c文件代码

  main.c

  #include"ADC.h"
  #include"delay.h"
  #include"usart.h"
  void Init(void);
  
  void Loop(void);
  int main(void)
  
  {
  
  Init();
  
  while(1)
  
  Loop();
  
  }
  void Init(void)
  
  {
  
  delay_init();
  
  USART_Debug_Init();
  
  ADC1_Init();
  
  USART_WriteLine("系统初始化完成!将开始AD采集.");
  
  }
  void Loop(void)
  
  {
  
  u16 sampledValue;
  
  sampledValue = ADC_GetAverageConvValue(1,5);
  
  USART_WriteLine("采样值: %d ; 计算所得电压值: %.2f ",sampledValue,ADC_SampleValue2ReadableValue(sampledValue));
  
  delay_ms(250);
  
  }
  

• 在main.c中使用的 USART_WriteLine(const char*str,...)函数 是我自己封装的串口函数,也可以使用正点原子 System文件夹 下提供的printf()函数;

总结库函数配置ADC的步骤

1.使能需要用到的GPIO 和 ADC的时钟;
2.配置ADC的时钟分频:
void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2);
2.配置IO口,输入模式为 GPIO_Mode_AIN,模拟输入模式;
3.调用 ADC_DeInit(); 对ADC进行复位;
4.调用 ADC_Init();初始化ADC
5.调用 ADC_Cmd(ADCx,ENABLE);,使能ADC
6.校准ADC:
ADC_ResetCalibration(ADC1); //复位校准 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待复位校准完成 ADC_StartCalibration(ADC1); //ACD校准 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待ADC校准完成
7.获取AD转换的结果

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