【STM32】HAL库中的实现（五）：ADC （模数转换）

什么是 ADC（模数转换器）

ADC（Analog to Digital Converter）是将 模拟信号（电压）转换成数字信号（数值） 的器件。

在 STM32 中，ADC 通常具有以下特性：

特性	描述
分辨率	12 位（即 0 ~ 4095）
输入电压范围	0 ~ 3.3V（取决于 VREF+）
转换方式	单次转换、连续转换、扫描模式
支持触发方式	软件触发 / 硬件定时器 / 外部中断
支持 DMA	可配合 DMA 进行高效数据采集

STM32 + HAL 库 + 光敏传感器 + ADC 采集的实现

这里我们的示例是通过 STM32 的 ADC 采集光敏传感器的模拟电压值，并通过串口将 ADC 数值发送到上位机显示。

ADC 硬件配置（STM32CubeMX）

此处的 ADC 配置：

项目							配置内容
ADC 通道						ADC1_IN10（对应 PC0）
模式							Independent mode
数据对齐						Right alignment（右对齐）
Regular Conversion Mode		Enabled
Conversion Trigger			Software trigger（软件触发）
Sampling Time				239.5 cycles（采样时间越长越稳定）

PC0 接入光敏传感器的模拟输出

CubeMX 配置步骤：

1. 选择 ADC 模拟通道
	比如：选择 ADC1_IN10（对应 PC0 引脚）
2. 配置 ADC 模式
	Mode：Independent Mode
	Scan Conversion Mode：Disabled（若单通道）
	Continuous Conversion：Disabled（手动触发）
	Sampling Time：推荐设置较长，如 239.5 cycles（提升稳定性）
3. 开启 ADC
	勾选"Enable Regular Conversion"
	设置触发方式为：Software Trigger（软件控制启动）

HAL 库中常用 ADC 函数

函数	作用
HAL_ADC_Start()	启动 ADC 转换
HAL_ADC_PollForConversion()	等待转换完成（阻塞）
HAL_ADC_GetValue()	获取转换值（0 ~ 4095）
HAL_ADC_Stop()	停止转换
HAL_ADC_Start_DMA()	启动 DMA 模式采集
HAL_ADCEx_Calibration_Start()	启动校准（部分芯片支持）

HAL 库 API 调用（main.c）

📄 main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "string.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint16_t ADC_Value = 0;
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(  &huart1 , U1RxData, U1RxDataSize);
	
	HAL_ADCEx_Calibration_Start( &hadc1 );  //开启校准
	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	
  while (1)
  {
		HAL_ADC_Start( &hadc1 );  //开启ADC转换
		HAL_ADC_PollForConversion( &hadc1, 50); //等待转换完成
		
		if(HAL_IS_BIT_SET( HAL_ADC_GetState( &hadc1 ), HAL_ADC_STATE_REG_EOC) ) //判断是否转换完成
		{
			ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
			
			printf(" ADC_Value = %d \r\n",ADC_Value);
		}
		
		HAL_Delay(1000);
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

ADC代码逻辑：

HAL_ADC_Start(&hadc1);  // 启动ADC
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50); // 等待转换完成（阻塞，最多50ms）

if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
{
    ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 获取ADC值（0~4095）
    printf("ADC_Value = %d\r\n", ADC_Value); // 通过串口发送
}

✅ ADC 数据类型说明：

ADC 是 12 位精度，HAL_ADC_GetValue() 返回值范围为：

0 ~ 4095（对应 0V ~ 3.3V）

例如：
ADC_Value = 1926 → 电压约为 1926 / 4095 * 3.3 ≈ 1.55V
ADC_Value = 3844 → 电压约为 3.1V（光线强）

串口调试助手实时查看采样数据

光照强度变化的验证（ADC 值高低变化）

ADC 原始值与电压换算

STM32 的 ADC 通常是 12 位，最大值为 4095，换算公式如下：

电压值（V） = adc_value / 4095.0 * 参考电压（通常是 3.3V）

比如：

• adc_value = 2048 → 电压约为 1.65V *
• adc_value = 4095 → 电压约为 3.3V

这里拿光敏传感器作为ADC的例子介绍，但ADC的应用场景还有很多：① 光敏传感器，根据光照强度输出电压，ADC 采集判断亮度；② 热敏电阻，电压随温度变化，用 ADC 采样计算温度；③ 电池电压检测，ADC 采集电池端电压，判断电量；④ 模拟摇杆，采集 X/Y 两轴的电压值进行控制；⑤ 电位器调节，采集旋转角度电压，作为输入参数。

此外，ADC还存在一些进阶用法，感兴趣的小伙伴可自行深入：

多通道采集	开启 Scan Mode，配置多个通道
连续采样		Continuous Mode = Enabled
DMA 模式		使用 HAL_ADC_Start_DMA() 实现高效采集
外部触发		使用定时器 / 外部中断触发 ADC
滤波处理		多次采集后取平均值 / 中值滤波提高准确性

以上。 这便是 STM32 + HAL 库 + 光敏传感器 + ADC 采集 的实现。

以上，欢迎有从事同行业的电子信息工程、互联网通信、嵌入式开发的朋友共同探讨与提问，我可以提供实战演示或模板库。希望内容能够对你产生帮助！