[嵌入式] STM32F407 HAL库 ADC笔记

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[嵌入式]STM32F407 HAL库 ADC笔记

STM32F407 ADC简介

stm32f407系列有3个12位精度的逐次趋近型ADC，每个ADC具有多达 19 个复用通道，可测量来自 16 个外部源、两个内部源和 $V_{BAT}$ 通道的信号。
采样模式：单次、连续、扫描、不连续采样
数据存储：左对齐或右对齐16位数据寄存器
ADC 输入范围： $V_{REF-}$ <= $V_{IN}$ <= $V_{REF+}$
- 正模拟参考电压输入 $V_{REF-}$
- 负模拟参考电压输入 $V_{REF+}$
ADC时钟ADCCLK：由APB2分频而来
支持独立/双重/三重ADC模式

ADC框图

请添加图片描述

ADC电压输入范围

请添加图片描述

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(开发板通过跳线帽将VREF+与VDDA相连)
(从原理图上得: $V_{DD}$ = 3.3V)

ADC通道

每个ADC有2个通道组：规则通道组及注入通道组

规则通道组最多 16 个转换，必须在 ADC_SQRx 寄存器中选择转换序列的规则通道及其顺序

注入通道组最多 4 个转换

注入通道的转换可以打断规则通道的转换（相当于中断），在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换

请添加图片描述

触发注入

要使用触发注入，必须将 ADC_CR1 寄存器中的 JAUTO 位清零。
1. 通过外部触发或将 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTART 位置 1 来启动规则通道组转换。
2. 如果在规则通道组转换期间出现外部注入触发或者 JSWSTART 位置 1，则当前的转换会复位，并且注入通道序列会切换为单次扫描模式。
3. 然后，规则通道组的规则转换会从上次中断的规则转换处恢复。如果在注入转换期间出现规则事件，注入转换不会中断，但在注入序列结束时会执行规则序列。
注意：使用触发注入时，必须确保触发事件之间的间隔长于注入序列。例如，如果序列长度为 30 个 ADC 时钟周期（即，采样时间为 3 个时钟周期的两次转换），则触发事件的最小间隔不能小于 31 个 ADC 时钟周期。

自动注入

? 如果将 JAUTO 位置 1，则注入组中的通道会在规则组通道之后自动转换。这可用于转换最多由 20 个转换构成的序列，这些转换在 ADC_SQRx 和 ADC_JSQR 寄存器中编程。在此模式下，必须禁止注入通道上的外部触发。如果 CONT 位和 JAUTO 位均已置 1，则在转换规则通道之后会继续转换注入通道。

注意：不能同时使用自动注入和不连续采样模式

采样时间和转换时间

总转换时间 = 采样时间 + 转换时间
最小采样时间：3个周期
转换时间 = 12周期
- 例如：12位ADC，ADCCLK = 36MHz；则转换时间 $=\frac{1}{36*10^6}*12$

采样模式

单次转换模式

ADC仅执行一次转换

连续转换模式

ADC 结束一个转换后立即启动一个新的转换

扫描模式

此模式用于扫描一组模拟通道。

为组中的每个通道都执行一次转换。每次转换结束后，会自动转换该组中的下一个通道

不连续采样

该模式可用于转换含有 n (n <= 8) 个转换的短序列，该短序列是在 ADC_SQRx 寄存器中选择的转换序列的一部分。可通过写入 ADC_CR1 寄存器中的 DISCNUM[2:0] 位来指定 n 的值。

出现外部触发时，将启动在 ADC_SQRx 寄存器中选择的接下来 n 个转换，直到序列中的所有转换均完成为止。

示例： n = 3，要转换的通道 = 0、1、2、3、6、7、9、10

? 第 1 次触发：转换序列 0、1、2

? 第 2 次触发：转换序列 3、6、7

? 第 3 次触发：转换序列 9、10 并生成 EOC 事件

? 第 4 次触发：转换序列 0、1、2

数据管理

使用DMA

在使能DMA模式后，每完成规则通道组中的一个通道的转换后，都会生成一个DMA请求。

进入实战

一、单通道阻塞(轮询)模式

不建议用阻塞模式进行多通道采集通道序列可能出现问题（可打开不连续模式解决）

cubemx配置

请添加图片描述

添加代码

//main.c

/* USER CODE BEGIN PV */
float ADC_Value = 0;
/* USER CODE END PV */

while(1){
    /* USER CODE BEGIN 3 */
	ADC_Value  = get_adc_value_zuse(); //读取数据
	HAL_Delay(0);   //延时1ms
}
/* USER CODE END 3 */

/* USER CODE BEGIN 4 */
float get_adc_value_zuse(void){
	HAL_ADC_Start(&hadc1);  //开启ADC（阻塞模式）
	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,50);   //查看规则通道组是否完成转换
	if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1),HAL_ADC_STATE_REG_EOC)){  //查看ADC状态是否为EOC
		return (float)HAL_ADC_GetValue(&hadc1)/4096.0*3.3;  //读取并处理数据
	}
	else return 0;
}
/* USER CODE END 4 */

运行效果

在开发板上用杜邦线将PB0与输出3.3V的I/O口相连

使用ST-Link调试，查看ADC_Value的值
在这里插入图片描述

二、多通道 ADC模式

多通道必须使用扫描模式

cubemx配置

在这里插入图片描述

请添加图片描述在这里插入图片描述

添加代码

main.c
/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t adc_value[40];
float ad_voltage[40];  
/* USER CODE END PV */

 /* USER CODE BEGIN 2 */
 HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)adc_value,40);  //开启ADC（DMA模式）
 /* USER CODE END 2 */
 
 /* USER CODE BEGIN 3 */
 uint16_t i;
 for(i = 0;i<40;i++){
 ad_voltage[i] = (float)adc_value[i]/4096.0*3.3;  //转换为实际电压
 HAL_Delay(0);
 /* USER CODE END 3 */