STM32 零基础可移植教程 14：ADC 单通道采样，不接电位器也能读电压

前面几篇我们一直在处理"数字信号"。

比如：

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GPIO 输出：只有高电平和低电平
按键输入：读到 0 或 1
PWM 输出：快速切换高低电平
输入捕获：测方波边沿之间的时间

这一篇开始进入另一个很常见的方向：

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模拟量采集

原计划这一篇用电位器：

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电位器 OUT 接 ADC 输入
转动旋钮，看 ADC 数值变化

这个实验很经典，也很适合入门。

但如果你手上没有电位器模块，或者暂时不想外接模块，也可以先用开发板自己的资源做一个自测。

这一篇我们改成：

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TIM3_CH2 输出 PWM
ADC1_IN4 读取这个 PWM
通过多次采样平均，观察不同占空比对应的平均电压

也就是：

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PB5 / TIM3_CH2 输出 PWM
PC4 / ADC1_IN1 读取 PWM
PB5 用一根杜邦线接到 PC4

这一篇只做一个明确目标：

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用 ADC 读取开发板自己输出的 PWM，打印平均 raw 和平均电压

先不做多通道扫描，不做 DMA，不做复杂滤波，也不做传感器标定。

先把 ADC 单通道采样这条链路跑通。

先说结论：直接读 PWM，不等于读稳定电压

这个点很重要。

PWM 不是一个稳定的模拟电压。

它本质上还是数字波形：

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一会儿高电平
一会儿低电平

所以 ADC 如果刚好在高电平那一刻采样，可能读到接近：

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如果刚好在低电平那一刻采样，可能读到接近：

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这就会出现一个现象：

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单次 ADC 读取 PWM，raw 可能跳来跳去

如果想把 PWM 真正变成比较平滑的模拟电压，常见做法是加 RC 低通滤波。

但你说不想外接设备，所以这一篇不加电阻电容。

我们用一个适合入门的办法：

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对 PWM 连续采样很多次
把这些 raw 求平均
用平均值近似 PWM 的平均电压

比如参考电压是 3.3V：

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25% 占空比 -> 平均电压大约 0.825V
50% 占空比 -> 平均电压大约 1.65V
75% 占空比 -> 平均电压大约 2.475V

这不是在说 PWM 引脚真的一直稳定在 1.65V。

而是说：

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它一半时间是高电平，一半时间是低电平，所以平均下来像 1.65V

这个区别一定要分清楚。

本篇目标

最终现象：

串口助手里能看到类似输出：

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adc pwm self test start
duty=25%, avg raw=1023, avg voltage=824 mV
duty=50%, avg raw=2047, avg voltage=1649 mV
duty=75%, avg raw=3071, avg voltage=2474 mV

实际数值不一定完全一样，但趋势应该是：

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占空比越大
平均 raw 越大
平均 voltage 越大

本篇用到的外设：

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TIM PWM Output
ADC Single Conversion
USART printf
GPIO Analog

本篇跑通标准：

Keil 编译通过；
程序能下载到开发板；
不需要电位器模块；
TIM3 能输出 PWM；
ADC 能读取 PWM 引脚；
改变 PWM 占空比后，ADC 平均值会跟着变化；
能说清楚"PWM 瞬时电平"和"PWM 平均电压"不是一回事；
能说清楚换 ADC 通道、换 PWM 引脚、换参考电压时要改哪里。

准备工作

你需要准备：

项目

说明

| --- | --- |

STM32 开发板

任意 STM32 开发板

下载器

ST-LINK/V2 或板载 ST-LINK

串口工具

用来查看 printf() 输出

杜邦线

把 PWM 输出脚接到 ADC 输入脚

原理图

确认 PWM 引脚和 ADC 引脚

CubeMX 工程

可以从第 07 篇串口工程继续改

这里同样说明一下：

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不需要电位器
不需要传感器模块
不需要信号发生器

但通常需要一根杜邦线：

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PB5 / TIM3_CH2 -> PC4 / ADC1_IN14

大多数 STM32 不会自动把 PB5 的 PWM 在芯片内部送到 PC4 的 ADC。

所以最通用、最可移植的方式还是：

bash 复制代码

用一根线把 PWM 输出脚接到 ADC 输入脚

如果你连这根线也不想接，那还有一个替代方案：

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读内部 VREFINT 或内部温度传感器

这个确实可以做到完全不外接。

但它有两个缺点：

不同 STM32 系列内部通道配置差异更大；
数值变化不明显，不如 PWM 占空比变化直观。

所以作为零基础教程，我更建议这一篇先用：

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PWM 输出接回 ADC 输入

这条线跑通后，后面再专门写内部 VREFINT、温度传感器、电池电压分压，会更顺。

ADC 到底在做什么

ADC 的全称是：

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Analog to Digital Converter

也就是：

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模拟量转数字量

假设 STM32 的 ADC 是 12 位分辨率。

12 位能表示多少个数字？

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2^12 = 4096

所以 ADC 转换结果范围是：

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0 ~ 4095

这里要先记住一句话：

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ADC 读出来的不是电压，而是一个数字

这个数字和输入电压之间有对应关系。

如果 ADC 参考电压是 3.3V，大概可以这样理解：

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输入 0V     -> ADC 接近 0
输入 1.65V  -> ADC 接近 2048
输入 3.3V   -> ADC 接近 4095

所以我们可以用公式换算：

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voltage_mv = raw * vref_mv / 4095

如果：

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raw = 2048
vref_mv = 3300

那么：

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voltage_mv = 2048 * 3300 / 4095 ≈ 1650 mV

为什么 PWM 平均值和占空比有关

假设 PWM 高电平是 3.3V，低电平是 0V。

如果占空比是 25%：

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25% 时间是 3.3V
75% 时间是 0V
平均值大约是 0.825V

如果占空比是 50%：

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50% 时间是 3.3V
50% 时间是 0V
平均值大约是 1.65V

如果占空比是 75%：

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75% 时间是 3.3V
25% 时间是 0V
平均值大约是 2.475V

所以这篇的实验现象应该是：

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duty=25% -> avg voltage 接近 825 mV
duty=50% -> avg voltage 接近 1650 mV
duty=75% -> avg voltage 接近 2475 mV

注意，我们没有加 RC 滤波，所以 ADC 每次单独采样仍然可能读到 0 或 4095。

稳定的是：

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多次采样后的平均值

为什么不是除以 4096

12 位 ADC 一共有 4096 个码值：

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0, 1, 2, ... 4095

如果我们在入门教程里想让：

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raw = 4095

对应显示：

bash 复制代码

3300 mV

那就用：

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raw * 3300 / 4095

这样更符合新手直觉：

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0 -> 0 mV
4095 -> 3300 mV

严格从量化区间讲，有些资料会用 4096 做分母。

这在理论分析里也有它的道理。

但本系列是入门工程手册，这篇先采用更直观的：

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APP_ADC_MAX_RAW = 4095

后面如果做高精度测量、校准、误差分析，我们再单独展开。

硬件连接

本篇示例使用：

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PB5 -> TIM3_CH2
PC4 -> ADC1_IN14

连接方式：

PWM 输出

ADC 输入

| --- | --- |

PB5 / TIM3_CH2

PC4 / ADC1_IN14

也就是：

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PB5 用杜邦线接到 PC4

注意三件事：

PB5 输出的是 0~3.3V PWM，不能接超过 ADC 允许范围的电压；
PC4 要在 CubeMX 里配置成 ADC1_IN14；
不要把 PB5 接到 5V，也不要把 ADC 输入接到超过 VDDA 的电压。

CubeMX 配置步骤

1. 先保证 USART printf 能用

这一篇需要打印 ADC 结果，所以建议先从第 07 篇串口打印工程继续。

你至少要先确认：

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printf("hello\r\n");

串口助手能收到。

如果串口还没跑通，先回到第 07 篇。

ADC 采样本身不依赖串口，但没有串口你很难观察结果。

2. 配置 PWM 输出引脚

先配置开发板自己产生的测试 PWM。

本篇示例使用：

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PB5 -> TIM3_CH2

在 CubeMX Pinout 页面点击 PB5，选择：

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TIM3_CH2

然后进入：

bash 复制代码

Timers -> TIM3

把 Channel1 设置为：

bash 复制代码

PWM Generation CH1

TIM3 基础参数建议先这样：

配置项

推荐值

说明

| --- | --- | --- |

Prescaler

| 72 - 1 |

TIM3 计数频率 1 MHz，假设 TIM3 时钟 72 MHz

Counter Mode

向上计数

Counter Period

| 1000 - 1 |

1000 个计数，对应 1 kHz

Clock Division

No Division

入门先不分频

PWM 通道参数：

配置项

推荐值

说明

| --- | --- | --- |

Mode

PWM mode 1

常用 PWM 模式

Pulse

500

初始 50% 占空比

CH Polarity

High

高电平有效

这样 PB5 会输出一个约 1000 Hz 的 PWM。

后面代码会把占空比改成 25%、50%、75%，观察 ADC 平均值变化。

3. 配置 ADC 输入引脚

本篇示例使用：

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PC4 -> ADC1_IN14

在 CubeMX Pinout 页面找到 PC4，点击后选择：

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ADC1_IN14

不同芯片、不同板子可用 ADC 通道不一样。

你要以 CubeMX 和原理图为准。

4. 配置 ADC1 参数

进入：

bash 复制代码

Analog -> ADC1

先做单通道普通采样，建议这样配置：

配置项

推荐值

说明

| --- | --- | --- |

Scan Conversion Mode

Disabled

只采一个通道

Continuous Conversion Mode

Disabled

主循环需要时采一次

Discontinuous Conversion Mode

Disabled

入门先不用

External Trigger Conversion Source

Software Start

软件触发采样

Data Alignment

Right alignment

右对齐，常用

Number Of Conversion

只有一个通道

为什么先关闭 Continuous？

因为这篇用最直观的方式：

bash 复制代码

启动一次 ADC -> 等转换完成 -> 读取结果 -> 停止 ADC

然后在应用层循环调用多次，做软件平均。

连续采样和 DMA 放到后面再讲。

5. 配置 ADC 通道 Rank

在 ADC1 的 Regular Conversion 里，添加一个通道：

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Rank 1: Channel 1

如果你用的是 ADC1_IN0，这里就是：

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Rank 1: Channel 0

采样时间 Sampling Time 建议先选稍微长一点，比如：

bash 复制代码

55.5 Cycles

或者你的芯片界面里接近的中等/较长采样时间。

为什么不一上来选最短？

虽然 PWM 输出脚阻抗不高，但入门阶段先用稍长一点的采样时间，更容易得到稳定结果。

6. ADC 时钟先按 CubeMX 推荐

不同 STM32 系列 ADC 时钟配置位置不完全一样。

入门阶段先记住两点：

ADC 时钟不能超过芯片手册允许范围；
CubeMX 如果提示 ADC clock 太高，要按提示调整分频。

如果你看到 CubeMX 有红色或黄色警告，先不要硬生成。

7. 生成 Keil 工程

配置完成后点击：

bash 复制代码

GENERATE CODE

打开 Keil 后先编译一次。

Keil 工程生成和编译

打开 Keil 后，先编译：

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Build / F7

确认输出里没有错误：

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0 Error(s)

如果这一步还没写自己的代码就报错，先检查 CubeMX 工程、芯片 Pack、工程路径。

完整代码

这一篇有两部分应用代码：

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Core/Inc/app_test_pwm.h
Core/Src/app_test_pwm.c

Core/Inc/app_adc.h
Core/Src/app_adc.c

app_test_pwm 负责输出测试 PWM。

app_adc 负责读取 ADC，并提供多次采样平均接口。

1. `Core/Inc/app_test_pwm.h`

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#ifndef APP_TEST_PWM_H
#define APP_TEST_PWM_H

#include "main.h"
#include <stdint.h>

void App_TestPWM_Init(void);
HAL_StatusTypeDef App_TestPWM_Start(void);
void App_TestPWM_Stop(void);
void App_TestPWM_SetFrequency(uint32_t frequency_hz);
void App_TestPWM_SetDutyPermille(uint16_t duty_permille);

#endif

2. `Core/Src/app_test_pwm.c`

bash 复制代码

#include "app_test_pwm.h"

/*
 * Default test PWM output is TIM3 Channel 1.
 * If your board uses another PWM pin, change these macros.
 */
#ifndef APP_TEST_PWM_HANDLE
#define APP_TEST_PWM_HANDLE htim3
#endif

#ifndef APP_TEST_PWM_CHANNEL
#define APP_TEST_PWM_CHANNEL TIM_CHANNEL_1
#endif

/*
 * Timer counter clock after prescaler.
 * Example: TIM clock 72 MHz, Prescaler = 72 - 1, counter clock = 1 MHz.
 */
#ifndef APP_TEST_PWM_COUNTER_CLK_HZ
#define APP_TEST_PWM_COUNTER_CLK_HZ 1000000u
#endif

#ifndef APP_TEST_PWM_DEFAULT_FREQ_HZ
#define APP_TEST_PWM_DEFAULT_FREQ_HZ 1000u
#endif

#ifndef APP_TEST_PWM_DEFAULT_DUTY_PERMILLE
#define APP_TEST_PWM_DEFAULT_DUTY_PERMILLE 500u
#endif

#ifndef APP_TEST_PWM_MAX_ARR
#define APP_TEST_PWM_MAX_ARR 0xFFFFu
#endif

extern TIM_HandleTypeDef APP_TEST_PWM_HANDLE;

static uint32_t s_period_counts = 1000u;
static uint16_t s_duty_permille = APP_TEST_PWM_DEFAULT_DUTY_PERMILLE;

void App_TestPWM_Init(void)
{
    App_TestPWM_SetFrequency(APP_TEST_PWM_DEFAULT_FREQ_HZ);
    App_TestPWM_SetDutyPermille(APP_TEST_PWM_DEFAULT_DUTY_PERMILLE);
}

HAL_StatusTypeDef App_TestPWM_Start(void)
{
    return HAL_TIM_PWM_Start(&APP_TEST_PWM_HANDLE, APP_TEST_PWM_CHANNEL);
}

void App_TestPWM_Stop(void)
{
    HAL_TIM_PWM_Stop(&APP_TEST_PWM_HANDLE, APP_TEST_PWM_CHANNEL);
}

void App_TestPWM_SetFrequency(uint32_t frequency_hz)
{
    uint32_t arr;

    if (frequency_hz == 0u)
    {
        App_TestPWM_Stop();
        return;
    }

    s_period_counts = APP_TEST_PWM_COUNTER_CLK_HZ / frequency_hz;
    if (s_period_counts < 2u)
    {
        s_period_counts = 2u;
    }

    arr = s_period_counts - 1u;
    if (arr > APP_TEST_PWM_MAX_ARR)
    {
        arr = APP_TEST_PWM_MAX_ARR;
        s_period_counts = arr + 1u;
    }

    __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&APP_TEST_PWM_HANDLE, arr);
    App_TestPWM_SetDutyPermille(s_duty_permille);
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&APP_TEST_PWM_HANDLE, 0u);
    __HAL_TIM_GENERATE_EVENT(&APP_TEST_PWM_HANDLE, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE);
}

void App_TestPWM_SetDutyPermille(uint16_t duty_permille)
{
    uint32_t ccr;

    if (duty_permille > 1000u)
    {
        duty_permille = 1000u;
    }

    s_duty_permille = duty_permille;
    ccr = (s_period_counts * duty_permille) / 1000u;

    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&APP_TEST_PWM_HANDLE, APP_TEST_PWM_CHANNEL, ccr);
}

3. `Core/Inc/app_adc.h`

bash 复制代码

#ifndef APP_ADC_H
#define APP_ADC_H

#include "main.h"
#include <stdint.h>

typedef struct
{
    uint32_t raw;
    uint32_t voltage_mv;
} App_ADC_Result;

void App_ADC_Init(void);
HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadRaw(uint32_t *raw);
HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadVoltageMv(uint32_t *voltage_mv);
HAL_StatusTypeDef App_ADC_Read(App_ADC_Result *result);
HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadAverageRaw(uint32_t *raw, uint16_t sample_count);
HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadAverage(App_ADC_Result *result, uint16_t sample_count);

#endif

4. `Core/Src/app_adc.c`

bash 复制代码

#include "app_adc.h"

/*
 * Default ADC is ADC1.
 * If your project uses another ADC instance, change this macro.
 */
#ifndef APP_ADC_HANDLE
#define APP_ADC_HANDLE hadc1
#endif

/*
 * Adjust this value to your board's real analog reference voltage.
 * Many beginner boards use VDDA = 3.3 V.
 */
#ifndef APP_ADC_VREF_MV
#define APP_ADC_VREF_MV 3300u
#endif

/*
 * 12-bit ADC range is 0..4095.
 * If you use another resolution on other STM32 families, change this macro.
 */
#ifndef APP_ADC_MAX_RAW
#define APP_ADC_MAX_RAW 4095u
#endif

#ifndef APP_ADC_POLL_TIMEOUT_MS
#define APP_ADC_POLL_TIMEOUT_MS 10u
#endif

/*
 * ADC calibration APIs differ slightly across STM32 families.
 * Keep it disabled by default in this beginner portable example.
 */
#ifndef APP_ADC_ENABLE_CALIBRATION
#define APP_ADC_ENABLE_CALIBRATION 0u
#endif

extern ADC_HandleTypeDef APP_ADC_HANDLE;

void App_ADC_Init(void)
{
#if APP_ADC_ENABLE_CALIBRATION
    (void)HAL_ADCEx_Calibration_Start(&APP_ADC_HANDLE);
#endif
}

HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadRaw(uint32_t *raw)
{
    HAL_StatusTypeDef status;

    if (raw == 0)
    {
        return HAL_ERROR;
    }

    status = HAL_ADC_Start(&APP_ADC_HANDLE);
    if (status != HAL_OK)
    {
        return status;
    }

    status = HAL_ADC_PollForConversion(&APP_ADC_HANDLE, APP_ADC_POLL_TIMEOUT_MS);
    if (status == HAL_OK)
    {
        *raw = HAL_ADC_GetValue(&APP_ADC_HANDLE);
    }

    (void)HAL_ADC_Stop(&APP_ADC_HANDLE);

    return status;
}

HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadVoltageMv(uint32_t *voltage_mv)
{
    uint32_t raw;
    HAL_StatusTypeDef status;

    if (voltage_mv == 0)
    {
        return HAL_ERROR;
    }

    status = App_ADC_ReadRaw(&raw);
    if (status != HAL_OK)
    {
        return status;
    }

    *voltage_mv = (raw * APP_ADC_VREF_MV) / APP_ADC_MAX_RAW;

    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef App_ADC_Read(App_ADC_Result *result)
{
    HAL_StatusTypeDef status;

    if (result == 0)
    {
        return HAL_ERROR;
    }

    status = App_ADC_ReadRaw(&result->raw);
    if (status != HAL_OK)
    {
        return status;
    }

    result->voltage_mv = (result->raw * APP_ADC_VREF_MV) / APP_ADC_MAX_RAW;

    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadAverageRaw(uint32_t *raw, uint16_t sample_count)
{
    uint64_t sum = 0u;
    uint32_t one_raw;
    uint16_t i;
    HAL_StatusTypeDef status;

    if ((raw == 0) || (sample_count == 0u))
    {
        return HAL_ERROR;
    }

    for (i = 0u; i < sample_count; i++)
    {
        status = App_ADC_ReadRaw(&one_raw);
        if (status != HAL_OK)
        {
            return status;
        }

        sum += one_raw;
    }

    *raw = (uint32_t)(sum / sample_count);

    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef App_ADC_ReadAverage(App_ADC_Result *result, uint16_t sample_count)
{
    HAL_StatusTypeDef status;

    if (result == 0)
    {
        return HAL_ERROR;
    }

    status = App_ADC_ReadAverageRaw(&result->raw, sample_count);
    if (status != HAL_OK)
    {
        return status;
    }

    result->voltage_mv = (result->raw * APP_ADC_VREF_MV) / APP_ADC_MAX_RAW;

    return HAL_OK;
}

5. 把 `.c` 文件加入 Keil 工程

手动新建 .c 文件后，Keil 不一定会自动编译。

在 Keil 工程树里右键：

bash 复制代码

Application/User/Core

选择：

bash 复制代码

Add Existing Files to Group 'Application/User/Core'

添加：

bash 复制代码

Core/Src/app_test_pwm.c
Core/Src/app_adc.c

main.c 调用方式

1. Includes 区域添加头文件

找到：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN Includes */
/* USER CODE END Includes */

改成：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "app_test_pwm.h"
#include "app_adc.h"
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

如果你的 printf() 重定向需要包含 app_uart.h，也按第 07 篇写法加进去。

2. 初始化区域启动 PWM 和 ADC

确保这些初始化已经执行：

bash 复制代码

MX_USART1_UART_Init();
MX_TIM3_Init();
MX_ADC1_Init();

然后在 USER CODE BEGIN 2 里添加：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN 2 */
App_TestPWM_Init();
App_TestPWM_Start();

App_ADC_Init();

printf("adc pwm self test start\r\n");
/* USER CODE END 2 */

建议先启动 PWM，再开始 ADC 读取。

3. while 循环里改变占空比并读取平均值

在 USER CODE BEGIN 3 区域添加：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN 3 */
App_ADC_Result adc_result;

App_TestPWM_SetDutyPermille(250);
HAL_Delay(20);
if (App_ADC_ReadAverage(&adc_result, 256) == HAL_OK)
{
  printf("duty=25%%, avg raw=%lu, avg voltage=%lu mV\r\n",
         adc_result.raw,
         adc_result.voltage_mv);
}

App_TestPWM_SetDutyPermille(500);
HAL_Delay(20);
if (App_ADC_ReadAverage(&adc_result, 256) == HAL_OK)
{
  printf("duty=50%%, avg raw=%lu, avg voltage=%lu mV\r\n",
         adc_result.raw,
         adc_result.voltage_mv);
}

App_TestPWM_SetDutyPermille(750);
HAL_Delay(20);
if (App_ADC_ReadAverage(&adc_result, 256) == HAL_OK)
{
  printf("duty=75%%, avg raw=%lu, avg voltage=%lu mV\r\n",
         adc_result.raw,
         adc_result.voltage_mv);
}

printf("\r\n");
HAL_Delay(1000);
/* USER CODE END 3 */

这里的 256 表示连续采样 256 次再求平均。

如果你改成单次读取，就可能看到 raw 在 0 和 4095 附近跳动。

这正好说明：

bash 复制代码

PWM 不是稳定模拟电压

编译、下载和验证

代码加完后，先编译：

bash 复制代码

Build / F7

没有错误后下载：

bash 复制代码

Download

接好这根线：

bash 复制代码

PA6 -> PA1

打开串口助手，正常会看到类似：

bash 复制代码

adc pwm self test start
duty=25%, avg raw=1023, avg voltage=824 mV
duty=50%, avg raw=2047, avg voltage=1649 mV
duty=75%, avg raw=3071, avg voltage=2474 mV

实际数值可能会有一些偏差。

只要趋势满足：

bash 复制代码

25% < 50% < 75%

就说明 ADC 单通道采样链路已经跑通。

移植到其他板子的修改点

这篇有两组移植点。

一组是 PWM 输出端。

要改的地方

为什么要改

在哪里改

| --- | --- | --- |

PWM 输出引脚

不同板子可用 PWM 引脚不同

CubeMX Pinout

PWM TIM 实例

TIM3/TIM4/TIM1 不同

| APP_TEST_PWM_HANDLE |

PWM 通道

CH1/CH2/CH3/CH4 不同

| APP_TEST_PWM_CHANNEL |

PWM 计数频率

用来生成目标频率

| APP_TEST_PWM_COUNTER_CLK_HZ |

PWM 默认频率

本篇默认 1 kHz

| APP_TEST_PWM_DEFAULT_FREQ_HZ |

另一组是 ADC 输入端。

要改的地方

为什么要改

在哪里改

| --- | --- | --- |

ADC 输入引脚

不同板子模拟输入接到不同引脚

CubeMX Pinout

ADC 通道

PA0/PA1/PB0 等对应 IN0/IN1/IN8 不同

CubeMX ADC Rank

ADC 实例

ADC1/ADC2/ADC3 可能不同

| APP_ADC_HANDLE |

参考电压

VDDA 不一定就是 3300 mV

| APP_ADC_VREF_MV |

ADC 分辨率

12 位、10 位、8 位最大值不同

| APP_ADC_MAX_RAW |

采样次数

PWM 直读需要平均更稳定

| App_ADC_ReadAverage(..., 256) |

换板子的推荐顺序：

找一个能输出 PWM 的引脚，比如 TIMx_CHy；
找一个能作为 ADC 输入的引脚，比如 ADCx_INy；
确认这两个引脚都能在开发板上接线；
CubeMX 配置 PWM 输出；
CubeMX 配置 ADC 单通道；
用杜邦线把 PWM 输出脚接到 ADC 输入脚；
修改 APP_TEST_PWM_* 和 APP_ADC_* 宏；
串口打印验证 25%、50%、75% 的平均值趋势。

常见问题排查

1. 串口没有输出

先别急着看 ADC。

先确认第 07 篇串口打印是否正常：

bash 复制代码

printf("hello\r\n");

如果收不到，优先检查：

USART 是否初始化；
TX/RX/GND 是否接对；
串口助手波特率是否一致；
printf() 是否已经重定向；
Keil 是否勾选了 MicroLIB。

2. raw 一直是 0

重点检查：

PA6 是否真的接到了 PA1；
TIM3 PWM 是否已经启动；
PA1 是否配置成 ADC1_IN1；
ADC Rank 是否选了 Channel 1；
APP_ADC_HANDLE 是否和实际 ADC 一致；
app_test_pwm.c 和 app_adc.c 是否都加入 Keil。

如果 PA6 没接到 PA1，ADC 输入可能就是悬空或被拉低。

3. raw 一直接近 4095

常见原因：

PA1 被接到了 3.3V；
ADC 输入悬空后受干扰偏高；
ADC 通道选错；
PA6 PWM 一直高电平，比如 CCR 配置异常；
GND 或开发板供电异常。

可以先把 PA1 短接到 GND 测试。

如果短接 GND 后 raw 还能接近 4095，优先查 ADC 通道配置。

4. 单次 raw 在 0 和 4095 之间跳

这是正常现象。

因为你读的是 PWM。

PWM 本来就是：

bash 复制代码

一会儿高
一会儿低

如果想看到更稳定的结果，就使用：

bash 复制代码

App_ADC_ReadAverage(&adc_result, 256)

如果还觉得跳，可以把 256 改成：

bash 复制代码

512 或 1024

但采样次数越多，读取一次结果花的时间也越长。

5. 25%、50%、75% 数值没有明显变化

重点检查：

App_TestPWM_SetDutyPermille() 是否被调用；
APP_TEST_PWM_HANDLE 是否和 CubeMX 的 PWM TIM 一致；
APP_TEST_PWM_CHANNEL 是否和 PWM 通道一致；
PA6 是否接到 PA1；
ADC 通道是否选对；
是否读取了平均值，而不是只读单次值。

6. 电压换算不准

先确认你写的参考电压是否真实。

代码默认：

bash 复制代码

#define APP_ADC_VREF_MV 3300u

但你的板子 VDDA 可能不是刚好 3.300V。

如果你用万用表量到 VDDA 是 3.26V，就可以改成：

bash 复制代码

#define APP_ADC_VREF_MV 3260u

另外，本篇没有 RC 滤波，软件平均只是帮助理解平均电压，不适合拿来做高精度模拟输出测量。

7. 编译报 `htim3` 或 `hadc1` 未定义

说明你的工程里没有生成对应句柄。

可能原因：

CubeMX 没启用 TIM3 或 ADC1；
你用的是其他 TIM 或 ADC；
应用代码里的宏没改。

如果 PWM 用 TIM2，就改：

bash 复制代码

#define APP_TEST_PWM_HANDLE htim2

如果 ADC 用 ADC2，就改：

bash 复制代码

#define APP_ADC_HANDLE hadc2

8. 编译报 `undefined symbol App_TestPWM_Start` 或 `App_ADC_ReadAverage`

通常是 .c 文件没加入 Keil 工程。

解决方法：

右键 Application/User/Core；
选择 Add Existing Files to Group；
添加 Core/Src/app_test_pwm.c 和 Core/Src/app_adc.c；
重新编译。

9. 能不能完全不接线

可以

完全不接线的 ADC 实验可以读：

bash 复制代码

内部参考电压 VREFINT
内部温度传感器

它的好处是不用任何外部连接。

但它的问题是：

不同 STM32 系列内部通道配置差异比较大；
数值不会像 PWM 占空比那样明显变化；
对新手来说，不如"输出多少、读到多少"直观。

所以本篇先用一根线做自测。

后面可以单独补一篇：

bash 复制代码

STM32 ADC 内部通道：不用接线读取 VREFINT 和芯片温度

本篇小结

这一篇我们完成了 ADC 单通道采样的第一个自测实验：

bash 复制代码

PWM 输出接回 ADC 输入，通过多次采样平均观察平均电压

你现在至少应该知道：

ADC 是把模拟电压转换成数字量；
12 位 ADC 原始值范围通常是 0~4095；
ADC 读出来的 raw 不是电压，需要换算；
入门换算可以用 voltage_mv = raw * vref_mv / 4095；
PWM 不是稳定模拟电压，单次 ADC 读取可能是 0 或 4095；
多次采样平均可以近似观察 PWM 平均电压；
占空比越大，PWM 平均电压越高；
CubeMX 里 ADC 引脚要选 ADCx_INy；
单通道入门可以用软件触发、右对齐、单次转换；
HAL_ADC_Start() 启动采样；
HAL_ADC_PollForConversion() 等待转换完成；
HAL_ADC_GetValue() 读取结果；
换板子时重点检查 PWM 输出端和 ADC 输入端两组资源。

STM32 零基础可移植教程 14：ADC 单通道采样，不接电位器也能读电压