STM32的ADC详解 - 技术栈

STM32F4的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器 ，具有多达19 个复用通道，可测量来自16 个外部源、2 个内部源通道的信号。ADC的结果存储在一个左对齐或者右对齐的16位数据寄存器中。STM32F4系列有3个ADC，这些ADC可以独立使用，也可以使用双重或者三重模式来提高采样率。

ADC的主要特性包括

（1）可配置12位、10位、8位或6位分辨率

（2）在转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断

（3）支持单次和连续转换模式

（4）自动将通道0转换为通道"n"的扫描模式

（5）数据被存储在16位数据寄存器中，数据对齐以保持内置数据一致性

（6）可独立设置各通道采样时间，以及外部触发器选项。

（7）STM32F4的ADC还具有模拟看门狗特性，允许应用检测输入电压是否超过了用户自定义的阈值上限或者下限。

四、ADC功能说明

VREF是ADC的的参考电压，VDDA是ADC的供电引脚，ADCx_IN0-ADCx_IN15代表16个外部通道，温度传感器、VREFINT、VBAT代表3个内部通道，然后被分出了16个规则通道和和4个注入通道。

五、规则通道和注入通道

1.规则通道

每个ADC存在16个规则通道，规则通道可以理解为就是普通的转换通道，通常我们在没有配置注入转换通道的情况下，主要使用的就是这个通道。规则通道的转换结果储存在规则数据寄存器（ADC_DR） 中，所有规则通道的转换结果均共用此规则数据寄存器，因此为避免数据丢失，在每个通道转换完毕时应尽快将转换结果读出。

2.注入通道

每个ADC存在4个注入通道，注入通道可以理解为一种中断或插入的通道，它可以在规则通道转换的时候强行插入要转换的通道，注入通道可以中断规则通道的转换，并在注入通道组转换完成后，规则通道组的规则转换会从上次中断的规则转换处恢复。每个注入通道均有一个用于储存转换结果的注入数据寄存器（ADC_JDRx），所以他们的转换结果互不影响。

3.区别

规则通道适合于需要连续、大规模数据采集的场景，而注入通道则适用于需要快速响应、单次数据采集的情况。

六、数据寄存器

数据寄存器有16位，但是最多12位有效吗，ADC_CR2 寄存器中的 ALIGN 位用于选择转换后存储的数据的对齐方式，可选择左对齐和右对齐两种方式，读数后处理的方式也不一样。

1.右对齐

2.左对齐

七、转换模式

1.单次转换模式

在单次转换模式下，ADC按照设定的配置执行一次转换，然后停止转换并等待进一步的触发。
这种模式适用于需要单次获取转换结果的应用场景。
在单次转换模式下，无论是规则通道还是注入通道，ADC都会执行一次转换然后停止。
如果选择多个通道进行转换，并且没有启动扫描模式，那么ADC只会转换选定的第一个通道。

2.续转换模式

在连续转换模式下，ADC在完成一次转换后自动开始下一次转换，无需外部触发。
这种模式适用于需要持续采样的应用场景，如数据采集。
在连续转换模式下，ADC会持续进行转换，直到被外部触发停止或复位。
如果选择多个通道进行转换，并且启动了扫描模式，那么ADC会按照通道号的顺序对设置的多个通道进行连续转换。

3.扫描模式

扫描模式是与通道选择相关的功能，而不是一个独立的转换模式。
在扫描模式下，可以通过设置多个输入通道进行连续转换。
ADC将按照通道号的顺序对设置的多个通道进行转换，并将结果按顺序保存在对应的数据寄存器中。
扫描模式通常与连续转换模式一起使用，以实现多个通道的连续采样和转换。

4.区别

单次转换模式仅执行一次转换并停止。
连续转换模式在完成一次转换后自动开始下一次转换，无需外部触发。
扫描模式允许设置多个通道进行连续转换，并通常与连续转换模式一起使用。

八、程序实现

1.需求

我们用STM32F429的PA5来实现AD的采集，根据数据手册，我们得知PA5属于ADC1的通道5。

2.ADC初始化

设置ADC1，4分频，12位模式，右对齐等ADC基本参数。

cpp 复制代码

ADC_HandleTypeDef ADC1_Handler;//ADC句柄
//初始化ADC
//ch: ADC_channels 
//通道值 0~16取值范围为：ADC_CHANNEL_0~ADC_CHANNEL_16
void MY_ADC_Init(void)
{ 
    ADC1_Handler.Instance=ADC1;
    ADC1_Handler.Init.ClockPrescaler=ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;   //4分频，ADCCLK=PCLK2/4=90/4=22.5MHZ
    ADC1_Handler.Init.Resolution=ADC_RESOLUTION_12B;             //12位模式
    ADC1_Handler.Init.DataAlign=ADC_DATAALIGN_RIGHT;             //右对齐
    ADC1_Handler.Init.ScanConvMode=DISABLE;                      //非扫描模式
    ADC1_Handler.Init.EOCSelection=DISABLE;                      //关闭EOC中断
    ADC1_Handler.Init.ContinuousConvMode=DISABLE;                //关闭连续转换
    ADC1_Handler.Init.NbrOfConversion=1;                         //1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1 
    ADC1_Handler.Init.DiscontinuousConvMode=DISABLE;             //禁止不连续采样模式
    ADC1_Handler.Init.NbrOfDiscConversion=0;                     //不连续采样通道数为0
    ADC1_Handler.Init.ExternalTrigConv=ADC_SOFTWARE_START;       //软件触发
    ADC1_Handler.Init.ExternalTrigConvEdge=ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;//使用软件触发
    ADC1_Handler.Init.DMAContinuousRequests=DISABLE;             //关闭DMA请求
    HAL_ADC_Init(&ADC1_Handler);                                 //初始化 
}

//ADC底层驱动，引脚配置，时钟使能
//此函数会被HAL_ADC_Init()调用
//hadc:ADC句柄
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();            //使能ADC1时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();			//开启GPIOA时钟
	
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_5;            //PA5
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG;     //模拟
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;          //不带上下拉
    HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
}

3.AD采集

我们用ADC1的通道5，所以传入参数ch=5，结果返回一次ADC规则组的转换结果。

cpp 复制代码

//获得ADC值
//ch: 通道值 0~16，取值范围为：ADC_CHANNEL_0~ADC_CHANNEL_16
//返回值:转换结果
u16 Get_Adc(u32 ch)   
{
    ADC_ChannelConfTypeDef ADC1_ChanConf;
    
    ADC1_ChanConf.Channel=ch;                                   //通道
    ADC1_ChanConf.Rank=1;                                       //第1个序列，序列1
    ADC1_ChanConf.SamplingTime=ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;        //采样时间
    ADC1_ChanConf.Offset=0;                 
    HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler,&ADC1_ChanConf);        //通道配置
	
    HAL_ADC_Start(&ADC1_Handler);                               //开启ADC
	
    HAL_ADC_PollForConversion(&ADC1_Handler,10);                //轮询转换
 
	return (u16)HAL_ADC_GetValue(&ADC1_Handler);	        //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}