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STM32G4系列MCU的模/数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)功能比较强不同的型号所含ADC模块数量不同，最多有5个ADC(ADC1～5);但也并非完全独立，其ADC1和ADC2是一对，ADC3和ADC4是一对，ADC5可独立控制。每个ADC都包含一个12位逐次比较型模/数转换器。此外，每个ADC还有最多至19个通道，不同的通道具有单次、连续和扫描或断续等采样模式。
一、工程依赖的硬件
文章依赖的硬件及工程配置参考本文作者的其他文章：细说ARM MCU的串口接收数据的实现过程-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/139541112
二、设计目的
在本例子中，使用ADC1的一个通道以单次采样的模式采集外部输入直流电压信号。使用NUCLEO-G474RE开发板上的按键B1来启动ADC采样。每按下一次B1键，进行一次A/D转换。在代码实现中，将通过查询方式判断是否转换完成；一旦转换成，主程序会从ADC的数据寄存器中读取转换结果，并将结果通过串口送出。此外，当输入信号的幅值大于一定值时，将会点亮板上发光二极管LD2。这个例子用到了ADC、串口入/输出等多个模块。此外，A/D转换虽采用查询模式，但对按键状态的识别，将采用中断方式。
ADC的输入电压范围是0～3.3 V,所以要确保外部施加的信号不超过此电压范围，否则会导致硬件损坏。
本例中，采用ADC1的第一个通道，对应STM32G474RE的引脚为PA0,在NUCLEG474RE板上通过CN7端子的第28引脚引出。此外，按键B1连接的引脚为PC13,LD2的控制引脚为PA5。
三、建立工程
1、配置GPIO
配置PA5为输出(GPIO_Output)，默认输出电平Low，推挽输出，上拉，速度High，标识为LED；PA5引脚输出高电平时LD2点亮，默认的低电平时熄灭；
配置PC13为中断模式(GPIO_EXTI13)，上升沿触发，下拉，用户标识为KEY。
2、配置中断
在NVIC中断表中，将EXTI line[15:10]interrupts使能，并将其抢占式优先级设为2(由于仅用到一个中断，级数选择可任意)。
3、配置串口
选择 Connectivity中的 USART2，其模式( Mode)选择异步( Asynchronous)，其他参数设置均保持默认(波特率为115200 bit/ s)，不开启中断。将 USART2的两个引脚 PA2和 PA3均设置为上拉。
4、配置ADC
选择Analog中的ADC1，在其模式(Mode)区，通道1(IN1)选择IN1 Single-ended(单端)；其它参数设置可暂时均保持默认值。时钟预分频参数(Clock Prescaler)选择Asynchronous clock mode dividedby 1(其他选项亦可)。
5、选择时钟源和Debug
使用片外时钟晶体作为HSE的时钟源。在SYS中将Debug设置为Serial Wire。
6、配置系统时钟和ADC时钟
在STM32G474RE的说明文档中，给出了其ADC时钟频率的范围。
ADC的最大频率为60 MHz，而系统最高频率为170 MHz，如果系统频率配置较高，生成ADC时钟频率时就需要分频处理。
在本例中，没有使用低功耗模式，并且是让ADC进行单次采样的，所以最高时钟频以达到60 MHz。为了可靠起见，本例中配置ADC的时钟频率为34 MHz。
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| 符 号 | 参 数 | 条 件 | 最小值 | 最大值 |
| fADC/MHz | ADC的 时钟频率 | Rangel，单路ADC操作 | 0.14 | 60 |
| fADC/MHz | ADC的 时钟频率 | Range2 | ------ | 26 |
| fADC/MHz | ADC的 时钟频率 | Range1，所有ADCs操作，单端模式VDDA≥2.7 V | 0.14 | 52 |
| fADC/MHz | ADC的 时钟频率 | Range1，所有ADCs操作，单端模式VDDA≥1.62 V | 0.14 | 42 |
| fADC/MHz | ADC的 时钟频率 | Rangel，单路ADC操作，差分模式VDDA≥1.62 V | 0.14 | 56 |
四、设置采样频率
如果采样频率用符号fs表示，ADC的时钟频率用fADC表示，则在连续采样模式(continuous mode)下，它们之间的关系可以表示为：
式中：采样时间是指某个A/D通道的转换时间，单位是ADC时钟的周期数；分辨率通常以二进制位数表示，指ADC对输入信号的分辨能力(n位ADC，能区分输入电压的最小差异为：满量程输入的1/2^n)。STM32G474中，ADC是12位的，这只是可达到的最高分辨率，如果采样频率要求很高，也可以降低位数来使用。当分辨率为12位时，如果采样时间为2.5个ADC时钟周期，fADC为60 MHz，则采样频率为60×10⁶/(2.5+12+0.5)=4(MHz)。
当ADC的分辨率为12位时，转换时间Tconv=采样时间+12+0.5，单位为ADC的时钟周期。采样时间可配置为2.5、6.5、12.5、24.5、47.5、92.5、247.5和640.5(ADC时钟周期)。
五、代码修改
打开main.c，修改代码。
1、重定义外部中断回调函数
由于希望在产生按键中断时，启动ADC采样，所以，需要重定义外部中断EXTI的回调函数。这个回调函数可以写在main.c文件后面的一个注释对中。这里直接给出它的定义：
cpp
/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10);
ADC1ConvertedValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
if(ADC1ConvertedValue > 2048)
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET);
else
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET);
printf("ADCResult =%d \r\n",ADC1ConvertedValue);
}
int __io_putchar(int ch)
{
HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
return ch;
}
/* USER CODE END 4 */2、启动ADC
在外部中断回调函数中调用了三个ADC相关的库幽数。
首先是启动ADC，用了库函数HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef *hadc)。此函数只有一个参数，就是ADC结构体变量。由于在硬件配置中用了ADC1，所以自动生成的代码中已经给出了它的结构体变量，即hadcl。
调用的第二个库函数是：
cpp
HAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef *hadc,uint32_t Timeout);这个函数是以查询方式等待A/D转换过程的结束。该函数的第二个参数是Timeout，单位为ms。随后，就可以调用库函数HAL_ADC_GetValue(ADC_HandleTypeDef *hadc)来读取A/D转换的结果了。这里用了一个变量ADC1ConvertedValue来存放A/D转换的结果。需要在main.c中定义该变量，可以将其放到main函数前的注释对中：
cpp
/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t ADC1ConvertedValue = 0;
/* USER CODE END PV */接下来，在回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()中根据A/D采样值的大小控制发光二极管的亮灭。
3、配置printf函数
在回调函数的最后,使用了 printf函数，将 A/ D转换的结果通过串口送出。
使用 printf函数从串口送出数据,需要在 main.c中将 stdio.h包含进来；此外，还要给出 putchar函数的定义。
cpp
/* USER CODE BEGIN 4 */
int __io_putchar(int ch)
{
HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
return ch;
}
/* USER CODE END 4 */六、运行并查看结果
编译工程并下载到硬件中，将程序运行起来。
打开串口助手程序，设置好串口端口和波特率等参数，单击"打开串口。
分别用跳线将PA0连接到GND和VDD(3.3 V)上，并操作NUCLEO-G474RE板上B1键。可以看到，连接到GND时每次送的是0，连接到VDD时会每次送来一个接近4095的数，如图截图。
STM32G474RE上的ADC是12位的，输入电压3.3 V时，理论上对应最大转换值为4095。在将PA0连接到VDD上时，为什么 ADC的转换结果不是4095呢？这是因为板上的VDD并不是稳定的3.3 V，而是有偏差的。对于12位ADC，如果满量程输入电压为3.3 V，则转换结果的每一位对应的电压为3.3/4096 V，约为0.0008 V，即0.8 mV。从截图中的结果看，偏差了几十mV(不同的板子，偏差可能会有所不同)。