基于stm32f103系列
基于《零死角玩轉(zhuǎn) STM32F103—指南者》

ADC簡介

stm32f103上的ADC

數(shù)量：3
精度:12bit(4096)
通道：ADC1，ADC2均有16個通道，ADC3有8個
功能:
??轉(zhuǎn)換結(jié)束、注入轉(zhuǎn)換結(jié)束和發(fā)生模擬看門狗事件時產(chǎn)生中斷。
??單次和連續(xù)轉(zhuǎn)換模式
??從通道0到通道n的自動掃描模式
??自校準(zhǔn)
??帶內(nèi)嵌數(shù)據(jù)一致性的數(shù)據(jù)對齊
??采樣間隔可以按通道分別編程
??規(guī)則轉(zhuǎn)換和注入轉(zhuǎn)換均有外部觸發(fā)選項
??間斷模式
??雙重模式(帶2個或以上ADC的器件)

輸入電壓范圍

輸入通道

根據(jù)手冊選擇輸入通道

轉(zhuǎn)換順序

規(guī)則序列

規(guī)則序列 從小到大依次轉(zhuǎn)換

配置SQR3、SQR2、SQR1寄存器。按順序從SQR3中的SQ1，SQ2到SQR1中的SQ16

注入序列

注入序列 依據(jù)通道數(shù)目，從大到小或者從小到大

??注入序列寄存器 JSQR 只有一個，最多支持 4 個通道。具體多少個由 JSQR 的 JL[2:0]決定。如果 JL的 值小于 4 的話，則 JSQR 跟 SQR決定轉(zhuǎn)換順序的設(shè)置不一樣，第一次轉(zhuǎn)換的不是 JSQR1[4:0]，而是 JCQRx[4:0] ，x = （4-JL），跟 SQR 剛好相反。如果 JL=00（1 個轉(zhuǎn)換），那么轉(zhuǎn)換的順序是從 JSQR4[4:0]開始，而不是從 JSQR1[4:0]開始，這個要注意，編程的時候不要搞錯。當(dāng) JL 等于 4 時，跟 SQR 一樣。

觸發(fā)源

1.CR寄存器中的CONbit位使能，開始轉(zhuǎn)換
2.觸發(fā)啟動：
????內(nèi)部定時器觸發(fā)和外部 IO 觸發(fā)
觸發(fā)源有很多，具體選擇哪一種觸發(fā)源，由 ADC 控制寄存器 2:ADC_CR2 的EXTSEL[2:0]和 JEXTSEL[2:0]位來控制。EXTSEL[2:0]用于選擇規(guī)則通道的觸發(fā)源，JEXTSEL[2:0]用于選擇注入通道的觸發(fā)源。選定好觸發(fā)源之后，觸發(fā)源是否要激活，則由ADC 控制寄存器 2:ADC_CR2 的 EXTTRIG 和 JEXTTRIG 這兩位來激活。其中 ADC3 的規(guī)則轉(zhuǎn)換和注入轉(zhuǎn)換的觸發(fā)源與 ADC1/2 的有所不同。

EXTSEL[2:0]和JEXTSEL2:0]控制位允許應(yīng)用程序選擇8個可能的事件中的某一個，可以觸發(fā)規(guī)則和注入組的采樣。

轉(zhuǎn)換時間

ADC 時鐘

ADC 輸入時鐘 ADC_CLK 由 PCLK2 經(jīng)過分頻產(chǎn)生，最大是 14M，分頻因子由 RCC 時鐘配置寄存器 RCC_CFGR 的位 15:14 ADCPRE[1:0]設(shè)置，可以是 2/4/6/8 分頻，注意這里沒有 1 分頻。一般我們設(shè)置 PCLK2=HCLK=72M。

采樣時間

ADC 使用若干個 ADC_CLK 周期對輸入的電壓進行采樣，采樣的周期數(shù)可通過 ADC 采樣時間寄存器 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的 SMP[2:0]位設(shè)置，ADC_SMPR2 控制的是通道 0~9，ADC_SMPR1 控制的是通道 10~17。每個通道可以分別用不同的時間采樣。其中采樣周期最小是 1.5 個，即如果我們要達(dá)到最快的采樣，那么應(yīng)該設(shè)置采樣周期為 1.5 個周期，這里說的周期就是 1/ADC_CLK。

ADC 的轉(zhuǎn)換時間跟 ADC 的輸入時鐘和采樣時間有關(guān)，公式為：Tconv = 采樣時間 + 12.5 個周期。當(dāng) ADCLK = 14MHZ （最高），采樣時間設(shè)置為 1.5 周期（最快），那么總的轉(zhuǎn)換時間（最短）Tconv = 1.5 周期 + 12.5 周期 = 14 周期 = 1us。

一般我們設(shè)置 PCLK2=72M，經(jīng)過 ADC 預(yù)分頻器能分頻到最大的時鐘只能是 12M，采樣周期設(shè)置為 1.5 個周期，算出最短的轉(zhuǎn)換時間為 1.17us，這個才是最常用的。

數(shù)據(jù)寄存器 ADC->DR

ADC 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)根據(jù)轉(zhuǎn)換組的不同，規(guī)則組的數(shù)據(jù)放在 ADC_DR寄存器，注入組的數(shù)據(jù)放在 JDRx。

規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器 ADC_DR寄存器

ADC 規(guī)則組數(shù)據(jù)寄存器 ADC_DR 只有一個，是一個 32 位的寄存器，低 16 位在單 ADC時使用，高 16 位是在 ADC1 中雙模式下保存 ADC2 轉(zhuǎn)換的規(guī)則數(shù)據(jù)，雙模式就是 ADC1 和ADC2 同時使用。

規(guī)則通道可以有 16 個這么多，可規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器只有一個，如果使用多通道轉(zhuǎn)換，那轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就全部都擠在了 DR 里面，前一個時間點轉(zhuǎn)換的通道數(shù)據(jù)，就會被下一個時間點的另外一個通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)覆蓋掉，所以當(dāng)通道轉(zhuǎn)換完成后就應(yīng)該把數(shù)據(jù)取走，或者開啟 DMA 模式，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存里面，不然就會造成數(shù)據(jù)的覆蓋。最常用的做法就是開啟 DMA 傳輸。

注入數(shù)據(jù)寄存器 JDRx寄存器

ADC 注入組最多有 4 個通道，剛好注入數(shù)據(jù)寄存器也有 4 個，每個通道對應(yīng)著自己的寄存器，不會跟規(guī)則寄存器那樣產(chǎn)生數(shù)據(jù)覆蓋的問題。ADC_JDRx 是 32 位的，低 16 位有效，高 16 位保留，數(shù)據(jù)同樣分為左對齊和右對齊，具體是以哪一種方式存放，由ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 設(shè)置。

中斷

轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可以產(chǎn)生中斷，中斷分為三種：規(guī)則通道轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷，注入轉(zhuǎn)換通道轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷，模擬看門狗中斷。

模擬看門狗中斷

當(dāng)被 ADC 轉(zhuǎn)換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值時，就會產(chǎn)生中斷，前提是我們開啟了模擬看門狗中斷，其中低閾值和高閾值由 ADC_LTR 和 ADC_HTR 設(shè)置。例如我們設(shè)置高閾值是 2.5V，那么模擬電壓超過 2.5V的時候，就會產(chǎn)生模擬看門狗中斷，反之低閾值也一樣。

DMA請求

規(guī)則和注入通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，除了產(chǎn)生中斷外，還可以產(chǎn)生 DMA 請求，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)直接存儲在內(nèi)存里面。要注意的是只有 ADC1 和 ADC3 可以產(chǎn)生 DMA 請求。

編程要點

獨立單通道

ADC GPIO 初始化

 static void ADCx_GPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC2,ENABLE)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模擬輸入GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);}

ADC 工作模式配置

// ADC 編號選擇
// 可以是 ADC1/2，如果使用 ADC3，中斷相關(guān)的要改成 ADC3 的
#define ADC_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define ADCx ADC2
#define ADC_CLK RCC_APB2Periph_ADC2// ADC GPIO 宏定義
// 注意：用作 ADC 采集的 IO 必須沒有復(fù)用，否則采集電壓會有影響
#define ADC_GPIO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define ADC_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC
#define ADC_PORT GPIOC
#define ADC_PIN GPIO_Pin_1
// ADC 通道宏定義
#define ADC_CHANNEL ADC_Channel_11// ADC 中斷相關(guān)宏定義
#define ADC_IRQ ADC1_2_IRQn
#define ADC_IRQHandler ADC1_2_IRQHandlerstatic void ADCx_Mode_Config(void)
{ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;// 打開 ADC 時鐘ADC_APBxClock_FUN ( ADC_CLK, ENABLE );// ADC 模式配置// 只使用一個 ADC，屬于獨立模式ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;// 禁止掃描模式，多通道才要，單通道不需要ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE ;// 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;// 不用外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換，軟件開啟即可ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;// 轉(zhuǎn)換通道 1 個ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;// 初始化 ADCADC_Init(ADCx, &ADC_InitStructure);// 配置 ADC 時鐘Ｎ狿 CLK2 的 8 分頻，即 9MHzRCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);// 配置 ADC 通道轉(zhuǎn)換順序為 1，第一個轉(zhuǎn)換，采樣時間為 55.5 個時鐘周期ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL, 1,ADC_SampleTime_55Cycles5);// ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中讀取轉(zhuǎn)換值ADC_ITConfig(ADCx, ADC_IT_EOC, ENABLE);// 開啟 ADC ，并開始轉(zhuǎn)換ADC_Cmd(ADCx, ENABLE);// 初始化 ADC 校準(zhǔn)寄存器ADC_ResetCalibration(ADCx);// 等待校準(zhǔn)寄存器初始化完成while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCx));// ADC 開始校準(zhǔn)ADC_StartCalibration(ADCx);// 等待校準(zhǔn)完成while (ADC_GetCalibrationStatus(ADCx));// 由于沒有采用外部觸發(fā)，所以使用軟件觸發(fā) ADC 轉(zhuǎn)換ADC_SoftwareStartConvCmd(ADCx, ENABLE);}

ADC 中斷配置

NVIC配置

static void ADC_NVIC_Config(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC_IRQ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

開啟ADC中斷

// ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中讀取轉(zhuǎn)換值ADC_ITConfig(ADCx, ADC_IT_EOC, ENABLE);

ADC中斷服務(wù)函數(shù)

1.ADC1和ADC2共有一個中斷服務(wù)函數(shù)
2.中斷服務(wù)函數(shù)中讀取ADC狀態(tài)寄存器SR的相應(yīng)位置

void ADC_IRQHandler(void)
{if (ADC_GetITStatus(ADCx,ADC_IT_EOC)==SET) {// 讀取 ADC 的轉(zhuǎn)換值ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(ADCx);}ADC_ClearITPendingBit(ADCx,ADC_IT_EOC);
}

獨立模式多通道采集

1. 初始化 ADC GPIO；
2. 初始化 ADC 工作參數(shù)；
3. 配置 DMA 工作參數(shù)；
4. 讀取 ADC 采集的數(shù)據(jù)；

GPIO配置

static void ADCx_GPIO_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;// 打開 ADC IO 端口時鐘ADC_GPIO_APBxClock_FUN ( ADC_GPIO_CLK, ENABLE );// 配置 ADC IO 引腳模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN1|ADC_PIN2|ADC_PIN3|ADC_PIN4|ADC_PIN5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;// 初始化 ADC IOGPIO_Init(ADC_PORT, &GPIO_InitStructure);}

ADC以及DMA模式配置

static void ADCx_Mode_Config(void)
{DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;// 打開 DMA 時鐘RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);// 打開 ADC 時鐘ADC_APBxClock_FUN ( ADC_CLK, ENABLE );/* ------------------DMA 模式配置---------------- */// 復(fù)位 DMA 控制器DMA_DeInit(ADC_DMA_CHANNEL);// 配置 DMA 初始化結(jié)構(gòu)體// 外設(shè)基址為：ADC 數(shù)據(jù)寄存器地址DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&( ADCx->DR ));// 存儲器地址DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)ADC_ConvertedValue;// 數(shù)據(jù)源來自外設(shè)DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;// 緩沖區(qū)大小，應(yīng)該等于數(shù)據(jù)目的地的大小DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = NOFCHANEL;// 外設(shè)寄存器只有一個，地址不用遞增DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;// 存儲器地址遞增DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;// 外設(shè)數(shù)據(jù)大小為半字，即兩個字節(jié)DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize =DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;// 內(nèi)存數(shù)據(jù)大小也為半字，跟外設(shè)數(shù)據(jù)大小相同DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;// 循環(huán)傳輸模式DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;// DMA 傳輸通道優(yōu)先級為高，當(dāng)使用一個 DMA 通道時，優(yōu)先級設(shè)置不影響DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;// 禁止存儲器到存儲器模式，因為是從外設(shè)到存儲器DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;// 初始化 DMADMA_Init(ADC_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);// 使能 DMA 通道DMA_Cmd(ADC_DMA_CHANNEL , ENABLE);/* ----------------ADC 模式配置--------------------- */// 只使用一個 ADC，屬于單模式ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;// 掃描模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE ;// 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;// 不用外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換，軟件開啟即可ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;// 轉(zhuǎn)換通道個數(shù)ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = NOFCHANEL;// 初始化 ADCADC_Init(ADCx, &ADC_InitStructure);// 配置 ADC 時鐘Ｎ狿 CLK2 的 8 分頻，即 9MHzRCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);// 配置 ADC 通道的轉(zhuǎn)換順序和采樣時間ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL1, 1,ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL2, 2,ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL3, 3,ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL4, 4,ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL5, 5,ADC_SampleTime_55Cycles5);// 使能 ADC DMA 請求ADC_DMACmd(ADCx, ENABLE);// 開啟 ADC ，并開始轉(zhuǎn)換ADC_Cmd(ADCx, ENABLE);// 初始化 ADC 校準(zhǔn)寄存器ADC_ResetCalibration(ADCx);// 等待校準(zhǔn)寄存器初始化完成while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCx));// ADC 開始校準(zhǔn)ADC_StartCalibration(ADCx);// 等待校準(zhǔn)完成while (ADC_GetCalibrationStatus(ADCx));// 由于沒有采用外部觸發(fā)，所以使用軟件觸發(fā) ADC 轉(zhuǎn)換ADC_SoftwareStartConvCmd(ADCx, ENABLE);}

雙重 ADC 同步規(guī)則模式采集

參看《零死角玩轉(zhuǎn)STM32—F103指南者》