STM32 ADC学习笔记

2024-02-16 19:27:10

逐次逼近型ADC：逐次逼近型ADC的原理图容易下图所示
为什么叫做逐次逼近型ADC呢：
从电路图中不难看出，有一个运算放大器，当输入信号Vin的值大于反相输入端的值时，输出为1，反之则为0，这里的输出给到下面的计数器，计数器的时钟CLK在一直计数，当前面放大器产生的值为1时，计数器的值会上升，反之则会下降，计数值又会给到下面的DAC（在ADC里面包含ADC），DAC接收到数值之后会产生一个电压值，并且输入到放大器的反相输入端，与同相输入端电压进行比较，经过一段时间的比较逼近之后，两者的值会接*衡，这时，计数器的值会传输个CPU，这个值也就是最终的ADC采集的电压值。

具体的过程如下图所示：

转换时间：所谓的转换时间也就是放大器的两个电压相互逼近的过程所用的时间。
为什么在ADC周期除了转换时间还会有一个固定的时间？
因为在数据转换完成之后，还需要将数据进行存储，一般为1.5个时钟周期。

STM32的DAC

STM32 DAC 的分辨率最大十二位，可以配置为八位，这里的分辨率与我们平时所说的精度是不一样的，如果精度是十二位，也就意味着要把3.3V分为4096份，那得是多么渺小，所以分辨率不等于精度。

什么是数据的左右对齐？
由于STM32的AD/DA 是十二位的，数据寄存器是十六位的，所以会有多余的位，所以数据可以选择在寄存器中是左对齐还是右对齐。

STM32 ADC

ADC的分辨率是十二位，可配置为10,6，8位，数据支持左右对齐。
工作模式：
独立模式：STM32 有两个或者三个ADC 如果只使用其中的一个ADC，其他的不使用，这时候的模式称为独立模式
多重模式：STM32的多个ADC一起使用
单次：每次使用都需要开启ADC
连续：不需要重复开启ADC，在完成一次ADC采集循环之后又会回到最前的ADC采集，连续不断。
间断：在使用ADC的多个通道采集一个数据是就需要使用这个模式（不太清楚）
ADC的时钟频率在F103系列上不能超过14M，否则在CUBEMX配置会出错
注入通道的用法：采集芯片内部数据，包括温度，参考电压等等。

采样时间与周期的关系：采样时间并不是周期，还要加上固定的数据存储时间
此外，采样时间越长，数据越准确，反之则月不准确。

ADC的使用

采集电压之前要共地，巨坑！！！！

阻塞模式

缺点：占用CPU,效率低
使用的步骤：
step1: 启动ADC 通过 HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc);传入的参数为ADC的句柄结构体，比如&hadc1。这个函数的主要作用有两个，开启adc，开启adc转换；另外还有一个函数
HAL_ADC_Stop(ADC_HandleTypeDef* hadc);关闭adc的模块。
step2:查询EOC标志位让CPU一直在该位置等待，直到完成采集或者等待时间超过设定的时间。通过函数HAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t Timeout);
传入的参数为adc句柄结构体，还有超时等待时间
step3:开始adc的采集，读取寄存器的数据

cubeMX 配置流程

由于是单通道轮询方式采集数据，所以使用独立模式
数据对齐方式：右对齐
扫描模式：关闭
持续模式：关闭
间断模式：关闭
规则转换模式：使能
转换通道：1
触发方式：软件触发（大致的意思是使用函数触发转换）
转换顺序：1
注入通道：不使能
看门狗模式：不使能（大概的意思是可以设置高低阈值，超过这个范围触发中断报警）

kile5

ADC初始化函数

hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

在初始化函数里，什么所说的配置都有具体的体现。

float  Get_ADC_Value(void)
{
	HAL_ADC_Start (&hadc1 );//开启ADC转换
	HAL_ADC_PollForConversion (&hadc1 ,50);//EOC查询
	return HAL_ADC_GetValue (&hadc1 )*FACTO;//获取adc的值
}

在轮询方式下的ADC值获取函数，函数的返回值是采集的电压值。
FACTO 是宏定义，作用是把采集到的值转换为电压，原理：由于ADC 是12 位的，3.3 V对应的值是2的12次方，也就是4096，所以通过比例运算可以得到FACTO = 3.3 / 4096 ;
主函数代码：

  Vol_Value =  get_adc_value();
  printf("ADC1_IN1 VOL value: %.2fV\r\n",Vol_Value);
  HAL_Delay(50);

特别注意：

**在开启多通道扫描模式之前，需要将转换通道修改为要转换的通道数，如果转换替代的的数目为一，无法开启扫描或者间断模式。

在轮询方式下开启扫描与间断模式

这里有一个

这个的意思是将ADC通道进行分组，比如有两个ADC通道，如果设置为1，则把通道分为两组，也就是说，这里的数目表示的是每个小组多少个通道。

在查询模式下，如果要使用多通道的转化，需要把间断模式开启，否则数据不准确。

中断模式**

步骤：
step1: 开启ADC，开启转换,使能中断
step2:查询EOC标志位，在中断模式下这个步骤不会占用CPU，自动完成
step3:读取寄存器数据
优点：CPU不会被占用
配置流程：与查询方式相比，在该模式下主要是开启中断即可，其余配置相同

代码：
在初始化完成以后需要开启中断，使系统能够进入第一次中断

HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);    //AD校准
HAL_ADC_Start_IT (&hadc1 );```
```c

接下来是中断回调函数，在函数的内部完成数据的采集以及重新开启中断

void  HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	ADC_Vlue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);   //获取AD值
	printf("ADC1 Reading : %d \r\n",ADC_Vlue);
	printf("PA3 True Voltage value : %.4f \r\n",ADC_Vlue*3.3f/4096);
	HAL_ADC_Start_IT (&hadc1 );
}

DMA模式

流程：step1:启动ADC
step2:配置DMA缓冲区
step3:在需要的时候读取数据即可

DMA 配置

软件代码

开启DMA校准，以及ADAM功能

读取数据

ADC的使用总结：

以上的内容都只是单通道的ADC采集，并没有加入两个以上的通道，STM32的ADC功能强大，各种工作模式也比较多，对于其他的工作模式的学习到以后用到的时候在回来补吧！！！

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