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【GPIO】2.ADC配置错误，还是能得到电压数据

article 2024/10/28 21:28:10

配置ADC功能时，GPIO引脚弄错了，P1写成P2，但还是配置成功，能得到电压数据。

首先一步步排查：

既然引脚弄错了，那引脚改为正确的引脚，能得到数据
通过第一步判断，GPIO配置似乎是不起作用的，那么将GPIO初始化全部注释掉，直接进入ADC初始化，也是能得到输据。
保证引脚正确，改ADC通道，能得到电压数据，但是数据不正确是其它的引脚的电压数据（改了ADC通道，对应的引脚自然也发生了变化）。

那么经过这么逐一验证后，此时有个猜想，这意味着在不进行任何GPIO配置的情况下，ADC可能仍然能够从这些引脚读取数据。但是查了官方例程，以及别人写的代码，都是需要进行GPIO配置

官方历程 ADC_DMA

static void ADC_Config(void)
{
  ADC_InitTypeDef     ADC_InitStructure;
  GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;
  /* ADC1 DeInit */  
  ADC_DeInit(ADC1);
  
  /* GPIOC Periph clock enable */
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);
  
   /* ADC1 Periph clock enable */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  
  /* Configure ADC Channel11 and channel10 as analog input */
#ifdef USE_STM320518_EVAL
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 ;
#else
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 ;
#endif /* USE_STM320518_EVAL */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
  
  /* Initialize ADC structure */
  ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
  
  /* Configure the ADC1 in continuous mode withe a resolution equal to 12 bits  */
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward;
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); 

  /* Convert the ADC1 Channel11 and channel10 with 55.5 Cycles as sampling time */ 
#ifdef USE_STM320518_EVAL
  ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11 , ADC_SampleTime_55_5Cycles); 
#else
  ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10 , ADC_SampleTime_55_5Cycles); 
#endif /* USE_STM320518_EVAL */  
  
  
  /* Convert the ADC1 temperature sensor  with 55.5 Cycles as sampling time */ 
  ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_TempSensor , ADC_SampleTime_55_5Cycles);  
  ADC_TempSensorCmd(ENABLE);
  
  /* Convert the ADC1 Vref  with 55.5 Cycles as sampling time */ 
  ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_Vrefint , ADC_SampleTime_55_5Cycles); 
  ADC_VrefintCmd(ENABLE);
  
  /* Convert the ADC1 Vbat with 55.5 Cycles as sampling time */ 
  ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_Vbat , ADC_SampleTime_55_5Cycles);  
  ADC_VbatCmd(ENABLE);
  
  /* ADC Calibration */
  ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);
  
  /* ADC DMA request in circular mode */
  ADC_DMARequestModeConfig(ADC1, ADC_DMAMode_Circular);
  
  /* Enable ADC_DMA */
  ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);  
  
  /* Enable the ADC peripheral */
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);     
  
  /* Wait the ADRDY flag */
  while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY)); 
  
  /* ADC1 regular Software Start Conv */ 
  ADC_StartOfConversion(ADC1);
}

尽管我没有初始化GPIO，却发现ADC仍然能够使用。这让我想起，GPIO有某种默认的初始状态。然后查找手册发现手册中写了<在复位期间及复位刚刚完成后，复用功能尚未激活，I/O 端口被配置为输入浮空模式>。
在这里插入图片描述
原来如此，了解到I/O端口在复位后被配置为输入浮空模式，这让我想到在配置ADC时，或许可以不将GPIO专门设置为模拟输入模式，而是保持其默认状态。然而，我们在学习过程中常被告诫，在设置输入模式时，应避免使用浮空模式，因为它可能会导致不稳定的电平状态。那么，让我们回顾一下GPIO的不同输入模式，以便更好地理解为什么浮空模式通常不被推荐：
浮空输入与上下拉输入的框图与特征：
在这里插入图片描述

此时，输出缓冲被禁用；图中的施密特触发器被启用；IO脚的数据被采样到数据输入寄存器可被读取。上/下拉电阻根据需要可以被打开或禁用。当上下拉电阻同时被禁用时即为浮空输入模式。

对于STM32芯片，复位后GPIO默认为浮空输入状态。对于不使用的GPIO，不建议让GPIO处于浮空输入模式。当它没有外接信号时，那个施密特触发器往往在随机地做电平翻转跳变，从而带来噪声并增加芯片的功耗。同时浮空脚对外部噪声或干扰敏感，对过ESD也极为不利。

GPIO的Analog模式(GPIO_AN)的功能框图如下：
在这里插入图片描述

这个Analog模式的GPIO状态跟上面的带可配置上下拉输入的GPIO状态主要有两个明显差别：

那个施密特触发器被关闭了，该触发器输出恒为0.
内部的上下拉电阻被关闭了。

这个施密特触发器被关闭了，GPIO的数字输入功能被取消。如果此时读取输入数据寄存器的值，结果恒为0.由于关闭了施密特触发器，上面提到的因它而起的电平跳变噪声和相应的额外功耗就没有了。

换句话说，当GPIO状态由浮空或上下拉输入状态改为Analog状态时，既消除了因为施密特触发器带来的噪声，同时又因它的关闭而降低了芯片动态功耗。

另外，配置在GPIO_Analog状态的GPIO属于高阻态，这点也有利于保持模拟信号的真实性。

GPIO可能被配置为某些模拟外设的复用脚，比如ADC,DAC的复用功能脚等，但也完全可能不做任何模拟外设的复用脚，只是配置在Analog模式而已。比方对于那些不用的管脚，我们都可以将其配置为GPIO_Analog状态。做过STM32芯片低功耗应用的人可能会在ST官方例程里发现过，在进低功耗模式之前对不用外设的对应GPIO都配置为Analog状态了。
　　
简单来说：
在GPIO输入模式下，不同的输入方式会影响GPIO引脚的电信号特性，具体的区别如下:

模拟输入：模拟输入是指将模拟信号连接到GPI0引脚上，这种输入方式需要使用ADC(模数转换器)将模拟信号转换为数字信号进行处理。
浮空输入：浮空输入是指GPIO引脚未连接到任何外部电路，此时引脚处于高阻态，电平状态不确定。这种方式下，GPIO引脚可能因为干扰信号的存在而产生误触发，因此应尽量避免使用。
下拉输入：下拉输入是指将GPIO引脚通过一个下拉电阳连接到地，当外部电路未连接时，GPIO引脚被下拉到低电平。这种方式下，当外部电路未连接时，引脚会保持低电平，避免误触发。
上拉输入：上拉输入是指将GPI0引脚通过一个上拉电阻连接到3.3V电源，当外部电路未连接时，GPIO引脚被上拉到高电平。这种方式下，当外部电路未连接时，引脚会保持高电平，避免误触发。

需要注意的是，下拉输入和上拉输入一般用于数字信号的输入，而模拟输入则用于模拟信号的输入。同时，在使用上拉输入和下拉输入时，需要选择合适的电阻值，以确保输入信号稳定。

总结：ADC配置时，还是要注意将引脚的GPIO配置成模拟输入，否则容易因为干扰信号的存在而产生误触发。

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