ADC笔记

ADC简介

•ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器

•ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁

•12位逐次逼近型ADC，1us转换时间

•输入电压范围：0~3.3V，转换结果范围：0~4095

•18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源

•规则组和注入组两个转换单元

•模拟看门狗自动监测输入电压范围

•STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

逐次逼近型ADC

ADC框图

简单了解即可

ADC基本结构

打通步骤

一、开启RCC时钟

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); // 开启ADC时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); // 开启GPIOA时钟
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); // 开启ADCCLK分频器时钟（选择6分频，即12MHZ）

二、配置GPIO

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //初始化GPIO口
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //采用模拟输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; // 选择PA1接口
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

三、配置多路开关

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
    // 设选择通道0，共1通道，选择采样时间为55.5个ADCCLK周期

四、配置ADC转换器

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; 
    ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 选择ADC独立工作模式
    ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 选择数据对齐为右对齐
    ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 不使用外部触发（也就是使用软件触发）
    ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 设置是否连续转换
    ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 设置是否为扫描模式
    ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1; // 指定在扫描模式下会用到几个通道
    ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);

五、开关控制

    ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);

六、校准

    ADC_ResetCalibration(ADC1); // 复位校准
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET); // 等待复位校准完成
    ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); // 等待校准完成

输入通道

转换模式

单次转换，非扫描模式

连续转换，非扫描模式

单次转换，扫描模式

连续转换，扫描模式

触发控制

简单了解即可

数据对齐

转换时间

•AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

•STM32 ADC的总转换时间为： TCONV = 采样时间 + 12.5个ADC周期

•例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5个ADC周期

TCONV = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1μs

校准

简单了解即可

•ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差

•建议在每次上电后执行一次校准

•启动校准前， ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期

部分API

void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);  // 给CMD上电
void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState); // 开启DMA输出信号
void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState); // 中断输出控制
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx); // 复位校准
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx); // 获取复位校准状态
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx); // 开始校准
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx); // 获取开始校准状态
void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState); // ADC软件开始转换控制
FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx); // 获取软件开始转换状态 
void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);  // 配置间断模式（每个几个通道间断一次）
void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState); // 是否启用间断模式
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime); // ADC规则组通道配置
void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState); // 是否允许外部触发转换
uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx); // ADC获取转换值
uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void); // ADC获取双模式转换值
void ADC_AutoInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_InjectedDiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_ExternalTrigInjecConv);
void ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
FlagStatus ADC_GetSoftwareStartInjectedConvCmdStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_InjectedChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
void ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Length);
void ADC_SetInjectedOffset(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel, uint16_t Offset);
uint16_t ADC_GetInjectedConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel);
void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog); // 是否启动模拟看门狗
void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold); // 配置高低阈值
void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel); // 配置看门的通道
void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState); // ADC温度传感器、内部参考电压控制
FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG); // 获取标志位状态
void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG); // 清除标志位
ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT); // 获取中断状态
void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT); // 清除中断挂起位

代码部分

使用ADC测量可变电阻实验

ADC模块

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void AD_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); // 开启ADC时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); // 开启GPIOA时钟
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); // 开启ADCCLK分频器时钟（选择6分频，即12MHZ）

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //初始化GPIO口
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //采用模拟输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; // 选择PA1接口
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
    // 设选择通道0，共1通道，选择采样时间为55.5个ADCCLK周期

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; 
    ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 选择ADC独立工作模式
    ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 选择数据对齐为右对齐
    ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 不使用外部触发（也就是使用软件触发）
    ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 设置是否连续转换
    ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 设置是否为扫描模式
    ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1; // 指定在扫描模式下会用到几个通道
    ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);

    ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);

    ADC_ResetCalibration(ADC1); // 复位校准
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET); // 等待复位校准完成
    ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); // 等待校准完成

}

uint16_t AD_GetValue(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); // 软件触发ADC转换
    while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC) == RESET); // 等待触发转换完成（转换组）
    return ADC_GetConversionValue(ADC1); // 获取结果
}

主函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "AD.h"

int main(void){

    AD_Init();

    while(1){
        uint16_t ADValue; // 设置变量
        ADValue = AD_GetValue(); // 获取值
    }
}