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STM32之模数转换器ADC

article 2024/9/21 14:44:14

1、ADC介绍

1.什么是ADC？

ADC的全称是Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器

2.ADC的性能指标

3.ADC特性

12位分辨率

4.ADC通道

5.ADC转换顺序

6.ADC触发方式

7.ADC转化时间

8.ADC转化模式

9.模拟看门狗

实验：使用ADC读取烟雾传感器的值

CubeMX配置

编辑代码实现

效果展示

1、ADC介绍

1.什么是ADC？

ADC的全称是Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器

D数字信号，A模拟信号

12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达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。
ADC的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。

2.ADC的性能指标

量程：能测量的电压范围
分辨率：ADC能分辨的最小模拟量，通常以输出二进制位数表示，比如：8、10、12、16位等；位数越多，分辨率越高，一般来说，分辨率越高，转化时间越长（STM32F103是12位）
转化时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需的时间称为转换时间

3.ADC特性

12位分辨率
12位分辨率下转化速度可高达1MHZ
供电电压：VSSA：0V，VDDA：2.4V~3.6V
ADC输入范围：VREF-<=VIN<=VREF+
采样时间可配置，采样时间越长，转换结果相对越准确，但是转换速度就越慢】
ADC的结果可以左对齐或者右对齐的方式存储在16位数据寄存器中（默认右对齐）

4.ADC通道

总共2个ADC（ADC1,ADC2），每个ADC有18个转换通道：16个外部通道、2个内部通道（温度传感器、内部参考电压）。

外部的16个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。

规则组：就像正常排队的人

注入组：有特权的人，可以插队的人

5.ADC转换顺序

每个ADC只有一个数据寄存器，16个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转换顺序。

规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器，SQR寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQx中写入相应的通道，这个通道就是第x个转换

和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个JSQR寄存器来控制，控制关系如下：

注入序列的转换顺序是从JSQx[4:0] (x=4-JL[1：0])开始。只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序来执行。

6.ADC触发方式

通过向寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开始转换，写0停止转换。
也可以通过外部事件（如定时器）进行转换。

7.ADC转化时间

ADC是挂载在APB2总线（PCLK2）上的，经过分屏器得到ADC时钟（ADCCLK），最高14MHz

转换时间 = 采样时间 +12.5 个周期

12.5个周期是固定的，一般我们设置PCLK2=72，经过ADC预分频器能分频到最大的时钟只能是12M，采样周期设置为1.5个周期，算出最短的转换时间为1.17us。

8.ADC转化模式

扫描模式

关闭扫描模式：只转换ADC_SQRx或ADC_ISQR选中的第一个通道
打开扫描模式：扫描所有被DC_SQRx或ADC_ISQR选中的所有通道

单次转换/连续转换

单次转换：只转换一次
连续转换：转换一次之后，立马进行下一次转换

9.模拟看门狗

如果被ADC转换的模拟电压低于低阀值或高于高阀值，AWD模拟看门狗状态位被设置。阀值位于ADC_HTR和ADC_LTR寄存器的最低12个有效位中。通过设置ADC_CR1寄存器的AWDIE位以允许产生相应中断。（简而言之就是如果开启模拟看门狗，那么被ADC转换的模拟电压低于低阀值或高于高阀值，系统就会产生复位）
阀值独立于由ADC_CR2寄存器上的ALIGN位选择的数据对齐模式。比较是在对齐之前完成的
通过配置ADC_CR1寄存器，模拟看门狗可以作用于1个或多个通道

模拟看门狗警戒区

模拟看门狗通道的选择

实验：使用ADC读取烟雾传感器的值

实验内容：通过ADC读取烟雾传感器的值，再通过串口发送给电脑然后在串口助手上显示

CubeMX配置

ADC的配置（其实大多用默认的就可以了）

代码实现

#include <stdio.h>
//因为用到串口发送我们先重写printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	unsigned char temp[1]={ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);
	return ch;
}

//mian部分
uint32_t count = 0;//记录烟雾传感器的值


  while (1)
  {
		//每隔1秒转换一次
		HAL_Delay(1000);
		//先启动ADC转换
		HAL_ADC_Start(&hadc1);
		//等待ADC转换
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,100);
		//获取信号
		count = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
		//发送
        printf("count = %d\r\n",count);//这里发送的是检测到的模拟量个数
		printf("count = %f\r\n",count*(3.3/4060));//电压值
  }

注意重构了printf要记得勾选这个