STM32 ADC模拟数字转换（hal库）

ADC模拟-数字转换技术

STM32使用是逐次逼近法（SAR） ，通过不断进行二分比较最终确定电压值的方法 ，STM32F103是12位分辨率的ADC，即最终结果是以12个二进制位存储（0~4095），其中0代表0V，4095代表参考电压的值（一般为3.3V），得到测量后的12位二进制数据后，将其除以4095再乘以参考电压3.3V，便可以知道测得的电压值。

以下面图片为例：

这里高位先行，如果输入的是一个0.9V的电压，那么如果DAC将第一位置1，即2048（1.65V）进行比较发现比0.9V大，所以第一位置0，接着如果第二位置1，即1024（0.825V）进行比较发现比0.9V小，所以第二位置1，接着第三位...以此类推，最终填满12位。

在STM32中，有16个GPIO口 可以进行电压值的采样工作，称其为16个ADC采样通道 ，不过STM32F103C8T6只有前10个通道 ，另外还有两个内部通道，用于采集STM32内部提供的电压值：一个连接在芯片内部的温度传感器上，一个连接在内部参考电压上 。

有两个用于转换的ADC结构：ADC1和ADC2 ，每个ADC中有注入组和规则组 ，注入组我们先忽略，规则组可以理解为"普通组"，它就像一个用于注册排队的表格，我们将某个ADC通道"注册"在上面，当我们触发ADC时，ADC就会对此通道进行采样、转换，转换结果放入"规则通道数据寄存器"中等待程序读取 ，我们甚至可以"注册"多个通道，让ADC依次进行转换，这个在下小节来讲：

在我们开始配置CubeMX前，先介绍一下滑动变阻器 ，通过旋钮我们就可以调节这个变阻器的电压，原理图如下：

接下来我们开始配置CubeMX：

这次我们要用的接线口是PA5，点开PA5，可以发现它可以被设置为ADC1或者ADC2的通道5口，接着我们点开ADC1，选择通道5，参数先保持默认

注意因为ADC1、2都是依靠APB2的时钟线，并且频率不宜过快，在F103上不要超过14MHz，因此将ADC专用的分频器改为6分频：

最后代码如下：

  int16_t Value=0;
  float Voltage=0.0;

  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);    //校验函数
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_ADC_Start(&hadc1);    //开启ADC转换
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,HAL_MAX_DELAY);      //等待ADC转换结束
    Value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);     //获取ADC规则组寄存器值
    Voltage=(Value/4095.0)*3.3;
    OLED_ShowNum(1,1,Voltage,3);
    HAL_Delay(500);
  }

当前程序是靠HAL_ADC_Start(&hadc1); 触发一次轮询转换，当把数据放在规则组寄存器后，还要再触发一次才能进行下次转换，所以要放在while循环里不断触发，不过STM32还为我们提供了一种连续转换的功能。

持续转换功能：

开启此功能后，我们只需要触发一次ADC，ADC在完成一次转换后，会马上进行下一次的采样转换工作，持续不断更新寄存器里的测量结果，随时读取即可

CubeMX开启如下：

开启后代码如下：

  int16_t Value=0;
  float Voltage=0.0;

  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);    //校验函数
  
  HAL_ADC_Start(&hadc1);    //开启ADC转换
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,HAL_MAX_DELAY);      //等待ADC转换结束
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
	  
    Value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);     //获取ADC规则组寄存器值
    Voltage=(Value/4095.0)*3.3;
    OLED_ShowNum(1,1,Voltage,3);
    HAL_Delay(500);
  }

可以看到只用把开启转换函数和等待转换函数放while循环前面就好了

相关ADC函数代码：

/* ADC启动函数
 */
HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc);
 
/* 读取ADC值
 */
HAL_ADC_GetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc);
 
/* 等待转换完成的函数
 * 一直轮询检查是否转换完成
 * 第二个参数是超时时间,一般传入HAL_MAX_DELAY表示无限等待
 */
HAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t Timeout);
 
/* ADC校准函数
 * 建议在每次上电后执行一次校准
 */
HAL_ADCEx_Calibration_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc);

连续转换模式：

本小节来同时采集电位器（滑动变阻器）、芯片内部温度、芯片内部参考电压。我们之前说过，ADC的规则组好像一个用来注册排队的表格，当时我们在ADC1的规则组上只注册了通道5，检测电位器的电压值，当我们启动一次ADC，规则组就会对通道5进行一次采样&转换，转换完成后，结果放进规则通道数据寄存器中，并且将ADC状态寄存器的转换结束标志位置1 。当我们调用HAL_ADC_GetValue函数读取寄存器时，转换结束标志位会被自动置0，以待下一次转换，如果我们还开启了连续转换功能，就可以只启动一次ADC，ADC就不断对通道5进行采样转换。

本小节我们会将通道5，内部温度传感器通道，内部参考电压通道都注册到规则组上来 ，并且开启ADC的扫描模式 ，这样每次触发ADC测量时，ADC就会先采样&转换通道5，将结果放在规则通道数据寄存器中，紧接着采样&转换通道4，转换完通道4结果也放入规则通道数据寄存器中，紧接着转换内部温度传感器通道，同样的，最后转换内部参考电压通道；通过ADC的扫描模式，我们就可以在一个ADC上连续测量多个通道的电压值；

规则通道数据寄存器只有一个，那么后面的数据就会把前面的数据覆盖掉，最后从规则通道数据寄存器读取的值就是最后测量出来的数据，而且HAL_ADC_GetValue函数也不能使用了，因为它也不知道什么时候完成规则组全部数据的转换，那怎么办呢？这时候就可以用到我们的DMA了

如图，我们先定义一个数组，然后我们可以告诉DMA，我们有一个大小为4的数组，要将规则组中的数据依次搬运到此数组中；这样，每次转换完成，转换结束标志位被置1时，转换结束事件就会通知DMA进行搬运；如果我们给ADC开了连续转换模式，还可以给DMA设置循环模式；这样的话ADC连续不断地依次对四个通道进行转换，DMA也同时依次循环搬运转换数据到数组中，形成配合

下面我们开始CubeMX的配置：

来到ADC1将内部温度传感器和内部参考电压 勾上

将规则组通道（Nunmber Of Conversion）设置为3，然后可以看到扫描模式（Scan Conversion Mode）自动开启

接下来将通道设置为内部温度传感器通道和内部参考电压通道

内部参考电压的存在，是因为我们不能保证参考电压一定稳定在3.3V，所以STM32在内部提供了一个一直输出1.2V的内部参考电压，然后我们测得内部参考电压通道的ADC值，与1.2V进行计算，就能得出真正的参考电压：

根据芯片手册，内部参考电压的采样时间典型值是5.1us，按照我们设置的ADC时钟周期为12MHz，5.1us就是61.2个周期，因此采样周期（Sampling Time）我都设置成了71.5个周期。为了使用DMA搬运，来到DMA选项卡：

点开DMA Setting，然后点击添加（Add）然后选择ADC1，方向是外设到内存，因为规则通道数据寄存器只有一个，所以地址不用自增，数组则要，转运数据因为ADC转运的是12位数据，所以半个字（2个字节大小）就好，所以我们保持默认就好。

代码如下：

uint16_t Value[3];
//ADC转换完成回调函数
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
  if(hadc==&hadc1)
  {
    OLED_ShowNum(1,1,Value[0],4);
    OLED_ShowNum(2,1,Value[1],4);
    OLED_ShowNum(3,1,Value[2],4);
  }
}

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    //开启ADC转换,sizeof(Value)/sizeof(uint16_t)是取数组个数
    //第一个参数ADC句柄指针，第二个参数搬运的地址，第三个参数搬运次数
      HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t*)Value,sizeof(Value)/sizeof(uint16_t));   
	  
  }

除了在循环里触发转换，然后等待中断回调，我们也可以像之前一样，让其持续转换，转换完一遍后，马上进行下一轮转换

连续转换模式：

回到CubeMX，将连续转换模式 开启：

然后来到DMA选项卡，将DMA模式改为Circular循环模式：

这样再地址自增时到了最后一个，就会回到开口，和ADC的连续转换模式配合起来，因为一直在转换，所以我们直接取数据就行了，不需要回调函数了，上面的代码也可以将OLED函数放到while循环中，这样也不用回调函数了。

  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t*)Value,sizeof(Value)/sizeof(uint16_t));
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    OLED_ShowNum(1,1,Value[0],4);
    OLED_ShowNum(2,1,Value[1],4);
    OLED_ShowNum(3,1,Value[2],4);	  
	  
  }

将HAL_ADC_Start_DMA（）放到while循环前面启动一次就欧克了，可以看到效果是一样的