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[嵌入式]STM32单片机开发笔记一

ADC

基本概念:

ADC:模数转换器

DAC:数模转换器

????????用最简单的话讲,ADC是用来捕获大量未知的信号,并把它转换成已知的描述。相反,DAC是接受完全已知的、深刻理解的描述,然后“简单地”产生等效的模拟数值。简而言之,DAC工作在确定的领域,而ADC则工作在随机输入信号和未知性领域,只要输入在规定的范围内。

STM32 ADC

STM32 拥有 1~3 ADC STM32F101/102 系列只有 1 ADC ),这些 ADC 可以独立使用,
也可以使用双重模式(提高采样率)。
STM32 ADC 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。
它有 18 个通道,可测量 16 个外部和 2 个内部信号源。各通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫
描或间断模式执行。 ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。 模拟看
门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高 / 低阀值。
STM32 的 ADC 最大的转换速率为 1Mhz,也就是转换时间为 1us(在 ADCCLK=14M,采样周期
1.5 ADC 时钟下得到)
STM32 ADC 的转换分为 2 个通道组:

规则通道组和注入通道组

规则通道相当于你正常运行的程序,而注入通道呢,就相当于中断。

STM32 ADC 的规则通道组最多包含 16 个转换,而注入通道组最多包含 4 个通道。
STM32 ADC 在单次转换模式下,只执行一次转换,该模式可以通过 ADC_CR2 寄存器
ADON 位(只适用于规则通道)启动,也可以通过外部触发启动(适用于规则通道和注入通
道),这是 CONT 位为 0
规则通道为例,一旦所选择的通道转换完成,转换结果将被存在 ADC_DR 寄存器中,
EOC (转换结束)标志将被置位,如果设置了 EOCIE ,则会产生中断。然后 ADC 将停止,直
到下次启动。

使用库函数的函数来设定使用 ADC1 的通道 1 进行 AD 转换

使用到的库函数分布在 stm32f10x_adc.c 文件和 stm32f10x_adc.h 文件中
1 )开启 PA 口和 ADC1 时钟,设置 PA1 为模拟输入。
STM32F103RCT6 ADC 通道 1 PA1 上,所以,我们先要使能 PORTA 的时钟,然后设
PA1 为模拟输入。
使能 GPIOA ADC 时钟用 RCC_APB2PeriphClockCmd 函数,设置 PA1
的输入方式,使用 GPIO_Init 函数即可。
STM32 ADC 通道与 GPIO 对应表:

?2)复位 ADC1,同时设置 ADC1 分频因子。

复位 ADC1 ,将 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值之后我们就可以通过 RCC_CFGR 设置 ADC1 的分频因子。分频因子要确保 ADC1 的时钟( ADCCLK )不要超过 14Mhz
这个我们设置分频因子位 6 ,时钟为 72/6=12MHz
库函数的实现方法是 :
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

ADC 时钟复位的方法是:

ADC_DeInit(ADC1); ?

3)初始化 ADC1 参数,设置 ADC1 的工作模式以及规则序列的相关信息。

开始 ADC1 的模式配置了,设置单次转换模式触发方式选择数据对齐方式等都在这一步实现。同时,我们还要设置 ADC1 规则序列的相关信息,我们这里只有一个通道,并且是单次转换的,所以设置规则序列中通道数为 1
通过函数 ADC_Init 实现
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)

第一个参数是指定 ADC

第二个参数,跟其他外设初始化一样,同样是通过设置结构体成员变量的值来设定参数。
typedef struct
{
uint32_t ADC_Mode;
FunctionalState ADC_ScanConvMode;
FunctionalState ADC_ContinuousConvMode;
uint32_t ADC_ExternalTrigConv;
uint32_t ADC_DataAlign;
uint8_t ADC_NbrOfChannel;
}ADC_InitTypeDef;

参数 ADC_Mode 故名是以是用来设置 ADC 的模式。

参数 ADC_ScanConvMode 用来设置是否开启扫描模式

参数 ADC_ContinuousConvMode 用来设置是否开启连续转换模式

参数 ADC_ExternalTrigConv 是用来设置启动规则转换组转换的外部事件

参数 DataAlign 用来设置 ADC 数据对齐方式是左对齐还是右对齐

参数 ADC_NbrOfChannel 用来设置规则序列的长度?

初始化范例:
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC 工作模式:独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //AD 单通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //AD 单次转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
//转换由软件而不是外部触发启动
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC 数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //顺序进行规则转换的 ADC 通道的数目 1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 ADCx
4 )使能 ADC 并校准。
使能 AD 转换器,执行复位校准和 AD 校准
使能指定的 ADC 的方法是:
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的 ADC1

?执行复位校准的方法是:

ADC_ResetCalibration(ADC1);

执行 ADC 校准的方法是:

ADC_StartCalibration(ADC1); //开始指定 ADC1 的校准状态

每次进行校准之后要等待校准结束。这里是通过获取校准状态来判断是否校准是否结束。

列出复位校准和 AD 校准的等待结束方法

while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校 AD 准结束
5 )读取 ADC 值。
设置规则序列 1 里面的通道,采样顺序,以及通道的采样周期,然后启动 ADC 转换。在转换结束后,读取 ADC 转换结果值就是了。
设置规则序列通道以及采样周期的函数是:
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel,
uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
我们这里是规则序列中的第 1 个转换,同时采样周期为 239.5 ,所以设置为:
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );
软件开启 ADC 转换的方法是:
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的 ADC1 的软件转换启动功能

开启转换之后,就可以获取转换 ADC 转换结果数据,方法是:

ADC_GetConversionValue(ADC1);
同时在 AD 转换中,我们还要根据状态寄存器的标志位来获取 AD 转换的各个状态信息。库函
数获取 AD 转换的状态信息的函数是:
FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)

比如我们要判断 ADC1d 的转换是否结束,方法是:
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束

整体代码:?

//adc.c
//初始化 ADC
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认将开启通道 0~3
void Adc_Init(void)
{ ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |
RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能 ADC1 通道时钟
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置 ADC 分频因子 6 
//72M/6=12,ADC 最大时间不能超过 14M
//PA1 作为模拟通道输入引脚 
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.1
ADC_DeInit(ADC1); //复位 ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC 独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //单通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //单次转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//转换由
//软件而不是外部触发启动
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC 数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //顺序进行规则转换的ADC 通道的数目
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 ADCx 
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的 ADC1
ADC_ResetCalibration(ADC1); //开启复位校准 
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束
ADC_StartCalibration(ADC1); //开启 AD 校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准结束
} 
//获得 ADC 值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch) 
{
 //设置指定 ADC 的规则组通道,设置它们的转化顺序和采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 ); //通道 1
//规则采样顺序值为 1,采样时间为 239.5 周期 
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的 ADC1 的软件转换功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回最近一次 ADC1 规则组的转换结果
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{ temp_val+=Get_Adc(ch);
delay_ms(5);
}
return temp_val/times;
}
此部分代码就 3 个函数, Adc_Init 函数用于初始化 ADC1 。这里基本上是按我们上面的步
骤来初始化的,我们仅开通了 1 个通道,即通道 1 。第二个函数 Get_Adc ,用于读取某个通道

?的 ADC 值,例如我们读取通道 1 上的 ADC 值,就可以通过 Get_Adc1)得到。最后一个函数 Get_Adc_Average,用于多次获取 ADC 值,取平均,用来提高准确度。

//main.c
int main(void)
{ 
u16 adcx;
float temp;
delay_init(); //延时函数初始化 
uart_init(9600); //串口初始化为 9600
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
LCD_Init();
Adc_Init(); //ADC 初始化 
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Mini STM32");
LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"ADC TEST");
LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2014/3/9");
//显示提示信息
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"ADC_CH1_VAL:"); 
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"ADC_CH1_VOL:0.000V"); 
while(1)
{
adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10);
LCD_ShowxNum(156,130,adcx,4,16,0);//显示 ADC 的值
temp=(float)adcx*(3.3/4096);
adcx=temp;
LCD_ShowxNum(156,150,adcx,1,16,0);//显示电压值
temp-=adcx;
temp*=1000;
LCD_ShowxNum(172,150,temp,3,16,0X80);
LED0=!LED0;
delay_ms(250);
} 
}
每隔 250ms 读取一次 ADC 通道 0 的值,并显示读到的 ADC 值(数字量),以及其转换成模拟量后的电压值。
注:本文参考正点原子STM32板开发教程,开发环境也基于正点原子STM32F103mini板
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加:2021-08-05 17:31:05  更:2021-08-05 17:32:54 
 
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