一、ADC简介
1、概念
ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子设备或电路。模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的、由一系列二进制数表示的信号。ADC在电子系统中起着至关重要的作用，因为它允许模拟信号（如声音、温度、压力等）被数字系统（如计算机、微控制器等）处理和分析。
2、ADC分类
并联比较型，逐次逼近型
3、ADC的主要参数
- 分辨率：表示ADC能够分辨的最小模拟信号变化，通常以位数表示（如8位、10位、12位等）。分辨率越高，转换精度越高。
- 采样率：表示ADC每秒钟能够进行多少次采样，单位为Hz。采样率越高，能够处理的信号频率越高。
- 转换时间：表示ADC完成一次转换所需的时间。
- 信噪比（SNR）：表示ADC输出信号的质量，信噪比越高，信号质量越好。
- 输入范围：表示ADC能够处理的模拟信号的最大和最小值。
二、stm32中的ADC
1、简介
12 位 ADC 是逐次趋近型模数转换器。它具有多达 19 个复用通道，可测量来自 16 个外部源、两个内部源和 V BAT 通道的信号。这些通道的 A/D 转换可在单次、连续、扫描或不连续采样模式下进行。ADC 的结果存储在一个左对齐或右对齐的 16 位数据寄存器中。ADC 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下限。
2、ADC****主要特性
● 可配置 12 位、 10 位、 8 位或 6 位分辨率
● 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
● 单次和连续转换模式
● 用于自动将通道 0 转换为通道" n "的扫描模式
● 数据对齐以保持内置数据一致性
● 可独立设置各通道采样时间
● 外部触发器选项，可为规则转换和注入转换配置极性
● 不连续采样模式
● 双重/ 三重模式（具有 2 个或更多 ADC 的器件提供）
● 双重/ 三重 ADC 模式下可配置的 DMA 数据存储
● 双重/ 三重交替模式下可配置的转换间延迟
● ADC 转换类型
● ADC 电源要求：全速运行时为 2.4 V 到 3.6 V ，慢速运行时为 1.8 V
● 规则通道转换期间可产生 DMA 请求
3、结构图
4、转换序列
stm32中ADC分为 规则组(16) 和 注入组(4)。
5、触发源
外部事件触发
6、转换时间
ADC最大时钟频率为36MHz
ADC转换时间：T = 采样时间+n个周期
n与分辨率有关，可取6,8,10,12
三、寄存器
1、状态寄存器**(ADC_SR)**
偏移地址： 0x00
复位值： 0x0000 0000
2、控制寄存器****1 (ADC_CR1)
偏移地址： 0x04
复位值： 0x0000 0000
3、控制寄存器****2 (ADC_CR2)
偏移地址： 0x08
复位值： 0x0000 0000
4、ADC采样时间寄存器1 (ADC_SMPR1)
偏移地址： 0x0C
复位值： 0x0000 0000
5、采样时间寄存器****2 (ADC_SMPR2)
偏移地址： 0x10
复位值： 0x0000 0000
6、注入通道数据偏移寄存器****X (ADC_JOFRx)(x=1..4)
偏移地址： 0x14-0x20
复位值： 0x0000 0000
7、看门狗高阈值寄存器**(ADC_HTR)**
偏移地址： 0x24
复位值： 0x0000 0FFF
8、看门狗低阈值寄存器**(ADC_LTR)**
偏移地址： 0x28
复位值： 0x0000 0000
9、规则序列寄存器****1 (ADC_SQR1)
偏移地址： 0x2C
复位值： 0x0000 0000
10、规则序列寄存器****2 (ADC_SQR2)
偏移地址： 0x30
复位值： 0x0000 0000
11、规则序列寄存器****3 (ADC_SQR3)
偏移地址： 0x34
复位值： 0x0000 0000
12、注入序列寄存器**(ADC_JSQR)**
偏移地址： 0x38
复位值： 0x0000 0000
13、注入数据寄存器****x (ADC_JDRx) (x= 1..4)
偏移地址： 0x3C - 0x48
复位值： 0x0000 0000
14、规则数据寄存器**(ADC_DR)**
偏移地址： 0x4C
复位值： 0x0000 0000
15、通用状态寄存器**(ADC_CSR)**
偏移地址： 0x00 （该偏移地址与 ADC1 基地址 + 0x300 相关）
复位值： 0x0000 0000
16、通用控制寄存器**(ADC_CCR)**
偏移地址： 0x04 （该偏移地址与 ADC1 基地址 + 0x300 相关）
复位值： 0x0000 0000
17、**适用于双重和三重模式的ADC通用规则数据寄存器（**ADC_CDR)
偏移地址： 0x08 （该偏移地址与 ADC1 基地址 + 0x300 相关）
复位值： 0x0000 0000
四、stm32中ADC配置流程
1、配置ADC的工作参数
2、MSP初始化
3、配置ADC相应通道相关参数
4、启动A/D转换
5、等待规则通道转换完成
6、获取规则通道转换结果
五、实验代码
ADC_HandleTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_ChannelConfTypeDef ADC_CHANNEL_CONFIG;
void ADC_Init()
{
ADC_InitStructure.Instance = ADC1;// 选择 ADC 实例为 ADC1
ADC_InitStructure.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;//时钟分频因子 设置 ADC 时钟分频因子为 PCLK 的 4 分频
ADC_InitStructure.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;//数据对齐->右对齐
ADC_InitStructure.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;//连续转换 禁用连续转换模式（单次转换模式）
ADC_InitStructure.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;// 禁用间断转换模式
ADC_InitStructure.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;// 禁用 DMA 连续请求模式
ADC_InitStructure.Init.EOCSelection = DISABLE;// 禁用 EOC（转换结束）选择模式
ADC_InitStructure.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;//触发源 设置外部触发源为软件触发
ADC_InitStructure.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;// 设置外部触发边沿为无触发边沿
ADC_InitStructure.Init.NbrOfConversion = 1;//规则组个数
ADC_InitStructure.Init.NbrOfDiscConversion=0;// 设置间断模式下的转换通道数量为 0
ADC_InitStructure.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;//分辨率 12位
ADC_InitStructure.Init.ScanConvMode = DISABLE;// 禁用扫描模式（单通道模式）
HAL_ADC_Init(&ADC_InitStructure);
HAL_ADC_Start(&ADC_InitStructure);
}
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
}
uint16_t GET_ADCx(uint32_t channel)
{
uint16_t Val;
ADC_CHANNEL_CONFIG.Channel = channel;
ADC_CHANNEL_CONFIG.Offset = 0;
ADC_CHANNEL_CONFIG.Rank = 1;
ADC_CHANNEL_CONFIG.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC_InitStructure,&ADC_CHANNEL_CONFIG);
HAL_ADC_Start(&ADC_InitStructure);
Val = HAL_ADC_GetValue(&ADC_InitStructure);
return Val;
}