ADC模数转换+实验

news/2024/6/3 19:27:48 标签: stm32, 物联网

ADC概述：

Analog-to-Digital Converter的缩写。指模/数转换器或者模拟/数字转换器。是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。

STM32F10x ADC特点:

  • 12位逐次逼近型的模拟数字转换器。
  • 最多带3个ADC控制器
  • 最多支持18个通道，可最多测量16个外部和2个内部信号源。
  • 支持单次和连续转换模式
  • 转换结束，注入转换结束，和发生模拟看门狗事件时产生中断。
  • 通道0到通道n的自动扫描模式
  • 自动校准
  • 采样间隔可以按通道编程
  • 规则通道和注入通道均有外部触发选项
  • 转换结果支持左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器
  • ADC转换时间：最大转换速率 1us。（最大转换速度为1MHz，在ADCCLK=14M，采样周期为1.5个ADC时钟下得到。）
  • ADC供电要求：2.4V-3.6V
  • ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+

3个ADC控制器:

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其中144脚芯片因为带PF脚，所以多5个通道，为21个外部通道。
小于144脚芯片只有16个外部通道。

 

STM32F10x系列芯片ADC通道和引脚对应关系:

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ADC引脚:

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ADC框图：

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STM32通道组

1，规则通道组：相当正常运行的程序。最多16个通道。
规则通道和它的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择，规则
组转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]中
2，注入通道组：相当于中断。最多4个通道。
注入组和它的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组
里转化的总数应写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]中

 

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STM32F1的ADC的各通道可以单次，连续，扫描或者间断模式执行。

  • 单次转化 VS 连续转换：

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区别：单次转换不会自动启动另一次转换，但是连续转换会。

  • 扫描模式

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ADC中断及其配置函数讲解：

ADC中断

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ADC时钟配置

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不要让ADC时钟超过14MHz，否则可能不准。
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

寄存器：

ADC_CR1寄存器

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  • ADC_CR2寄存器

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ADC的采样时间

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最小转换时间：1us(ADC时钟=14MHz，采样周期为1.5周期下得到）

 

  • ADC_SQR1/SQR2/SQR3规则序列寄存器

     

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    先确定序列长度（最多16），再确定转换（4个）。

  • ADC_JSQR注入系列寄存器

     

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  • ADC_DR规则通道数据寄存器

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  • ADC_JDR注入通道数据寄存器

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  • ADC_SR状态寄存器

    file

常用库函数:

ADC初始化函数ADC_Init:

typedef struct
{
  uint32_t ADC_Mode;//ADC模式：配置ADC_CR1寄存器的位[19:16]  ：DUALMODE[3:0]位
  FunctionalState ADC_ScanConvMode; //是否使用扫描模式。ADC_CR1位8：SCAN位
  FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; //单次转换OR连续转换：ADC_CR2的位1：CONT
  uint32_t ADC_ExternalTrigConv;  //触发方式：ADC_CR2的位[19:17] ：EXTSEL[2:0]               
  uint32_t ADC_DataAlign;   //对齐方式：左对齐还是右对齐：ADC_CR2的位11：ALIGN        
  uint8_t ADC_NbrOfChannel;//规则通道序列长度：(寄存器)ADC_SQR1的位[23:20]： L[3:0]      
}ADC_InitTypeDef;
COPY

例程：

void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//独立模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;   //不开启扫描 
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//单次转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//触发软件 
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); 
COPY

ADC使能函数 ADC_Cmd():

    void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);  //使能指定的ADC1COPY

ADC使能软件转换函数 ADC_SoftwareStartConvCmd

void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx,FunctionalState NewState)
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1的软件转换启动
COPY

ADC 规则通道配置函数ADC_RegularChannelConfig

 void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx,uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1,ADC_SampleTime_239Cycles5 );//参数：通道一，序列1，采样周期239.5
COPY

ADC 获取转换结果函数ADC_GetConversionValue

uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);
ADC_GetConversionValue(ADC1);//获取ADC1转换结果COPY

常用库函数：

void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);//ADC初始化
void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx)//ADC参数配置函数
void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);//时钟ADC使能
void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);//使能ADC中断
void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);//软件开启转换
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);//配置规则通道（采样时间等）
uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);//获取转换结果

//一些校准函数
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
COPY

实验

目的：ADC1的通道1（PA1)进行单次转化

步骤：

1,开启PA口时钟和ADC1时钟，设置PA1为模拟输入。
GPIO_Init();
APB2PeriphClockCmd();
2,复位ADC1，同时设置ADC1分频因子。
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
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。
void ADC_Init(ADC_TypeDef ADCx, ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct)；
4, 使能ADC并校准。
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
5, 配置规则通道参数：
ADC_RegularChannelConfig();
6,开启软件转换：ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1);
7,等待转换完成，读取ADC值。
ADC_GetConversionValue(ADC1);

手写代码：

ADC.h

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H 
#include "sys.h"

void Adc_Init(void);//声明初始化函数（步骤1-4）
u16  Get_Adc(u8 ch); //获取通道转换结果（步骤5-7）
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times); //多次调用Get_Adc的函数

#endif 
COPY

ADC.c:

#include "adc.h"
 #include "delay.h"

//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;

//第一步
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE );   //使能ADC1通道时钟,或可以写成两行

    //PA1 作为模拟通道输入引脚                         
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;               //PA1
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50Mhz;   
   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   

//第二步
    ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值
    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

//第三步
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;   //模数转换工作在单通道模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //模数转换工作在单次转换模式
    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ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   

  //第四步
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);  //使能指定的ADC1

    ADC_ResetCalibration(ADC1); //使能复位校准  
    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

//  ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能

}   

//第五步     
//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，一个序列，采样时间
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );//ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期                 

  //第六步
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能    

    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
}

//第七步
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;
}    
COPY

main.c:

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"     
#include "adc.h"

 int main(void)
 {   
  u16 adcx;
    float temp;
    delay_init();            //延时函数初始化    
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);      //串口初始化为115200
    LED_Init();              //LED端口初始化
    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,"Elite 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,"2015/1/14"); 
    //显示提示信息
    POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
    LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"ADC_CH0_VAL:");        
    LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"ADC_CH0_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);  
    }
 }
COPY

现象：

LCD液晶屏上显示ADC的值和电压值，可放到不同的点位测试ADC和电压值。

 本文转载自：ADC模数转换+实验 – 布尔博客

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