STM32学习笔记之ADC转换

  STM32 ADC模数转换简介

1. ADC简介

stm32f103最少有2个AD模数转换器，每个ADC都有18个通道，可以测量16个外部和2个内部模拟量。最大转换频率为1Mhz，也就是转换时间为1us（在 ADCCLK = 14Mhz,采样周期为1.5个时钟周期时）。最大时钟超过14Mhz，将导致ADC转换准确度降低。stm32的ADC是12位精度的。

stm32的ADC转换有两种通道，规则通道和注入通道，注入通道可以抢占式地打断规则通道的采样，执行注入通道采样后，再执行之前的规则通道采样，和中断类似。本例只使用规则通道实现独立模式的中断采样，这里不再赘述两种通道区别。

stm32的ADC可以由外部事件触发(例如定时器捕获，EXTI线)和软件触发(即在配置相关寄存器时，直接开启采样）。

STM32的ADC在单次转换模式下，只执行一次转换，该模式可以通过ADC_CR2 寄存器的ADON 位（只适用于规则通道）启动，也可以通过外部触发启动（适用于规则通道和注入通道），这是CONT 位为0 。 以规则通道为例，一旦所选择的通道转换完成，转换结果将被存在ADC_DR 寄存器，EOC （转换结束）标志将被置位，如果设置了EOCIE ，则会产生中断。然后ADC将停止，直到下次启动。

2. 寄存器简介

2.1. ADC控制寄存器（ADC_CR1和ADC_CR2）

ADC_CR1的SCAN 位，该位用于设置扫描模式，由软件设置和清除，如果设置为1 ，则使用扫描模式，如果为 0，则关闭扫描模式。在扫描模式下，由 ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换。如果设置了 EOCIE 或JEOCIE，只在最后一个通道转换完毕后才会产生EOC 或JEOC 中断。

ADC_CR1[19:16]用于设置 ADC的操作模式





ADC_CR2





ADCON 位用于开关AD转换器。而CONT 位用于设置是否进行连续转换，我们使用单次转换，所以CONT 位必须为0。CAL 和RSTCAL 用于AD校准。ALIGN用于设置数据对齐，我们使用右对齐，该位设置为0 。

EXTSEL[2:0]用于选择启动规则转换组转换的外部事件，详细的设置关系如下：





这里使用的是软件触发（SWSTART ），所以设置这3 个位为111 。ADC_CR2 的SWSTART 位用于开始规则通道的转换，我们每次转换（单次转换模式下）都需要向该位写 1 。AWDEN 为用于使能温度传感器和Vrefint 。

2.2. ADC采样事件寄存器（ADC_SMPR1 和ADC_SMPR2 ）

这两个寄存器用于设置通道0~17的采样时间，每个通道占用 3 个位。





ADC_SMPR2 的各位描述如下





对于每个要转换的通道，采样时间建议尽量长一点，以获得较高的准确度，但是这样会降低ADC的转换速率。ADC的转换时间可以由下式计算：

Tcovn= 采样时间+12.5 个周期

其中：Tcovn 为总转换时间，采样时间是根据每个通道的SMP位的设置来决定的。例如，当ADCCLK=14Mhz 的时候，并设置 1.5个周期的采样时间，则得到:Tcovn=1.5+12.5=14 个周期=1us 。

2.3. ADC规则序列寄存器（ADC_SQR1~3）

L[3：0] 用于存储规则序列的长度，我们这里只用了 1 个，所以设置这几个位的值为 0 。其他的SQ13~16 则存储了规则序列中第13~16 个通道的编号（0~17）。另外两个规则序列寄存器同ADC_SQR1大同小异，我们这里就不再介绍了，要说明一点的是：我们选择的是单次转换，所以只有一个通道在规则序列里面，这个序列就是SQ0 ，通过ADC_SQR3的最低5 位设置。

2.4. ADC规则数据寄存器(ADC_DR)

这里要提醒一点的是，该寄存器的数据可以通过ADC_CR2 的ALIGN位设置左对齐还是右对齐。在读取数据的时候要注意。

2.5. ADC状态寄存器（ADC_SR ）

这里我们要用到的是EOC 位，我们通过判断该位来决定是否此次规则通道的AD转换已经完成，如果完成我们就从ADC_DR 中读取转换结果，否则等待转换完成。

3. 寄存器操作步骤

1 、开启PA口时钟，设置PA0 为模拟输入。

STM32F103RBT6的ADC通道0 在PA 0 上，所以，我们先要使能 PORTA的时钟，然后设置PA 0 为模拟输入。

2 、使能ADC1 时钟，并设置分频因子。

要使用ADC1，第一步就是要使能 ADC1 的时钟，在使能完时钟之后，进行一次 ADC1 的复位。接着我们就可以通过RCC_CFGR设置ADC1 的分频因子。分频因子要确保 ADC1 的时钟（ADCCLK）不要超过14Mhz 。

3 、设置ADC1 的工作模式。

在设置完分频因子之后，我们就可以开始 ADC1 的模式配置了，设置单次转换模式、触发方式选择、数据对齐方式等都在这一步实现。

4 、设置ADC1 规则序列的相关信息。

接下来我们要设置规则序列的相关信息，我们这里只有一个通道，并且是单次转换的，所以设置规则序列中通道数为1 ，然后设置通道 0 的采样周期。

5 、开启AD转换器，并校准。

在设置完了以上信息后，我们就开启AD转换器，执行复位校准和AD校准，注意这两步是必须的！不校准将导致结果很不准确。

6 ）读取ADC值。

在上面的校准完成之后，ADC就算准备好了。接下来我们要做的就是设置规则序列 0 里面的通道，然后启动ADC转换。在转换结束后，读取ADC1_DR 里面的值就是了。

硬件设置：我们通过ADC1 的通道0 （PA 0 ）来读取外部电压值。

注意：这里不能接到板上5V电源上去测试，这可能会烧坏 ADC!

ADC.C

#include <stm32f10x_lib.h>
#include "adc.h"
//ADC 驱动代码
//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)
{
//先初始化IO口
RCC->APB2ENR|=1<<2;    //使能PORTA口时钟
GPIOA->CRL&=0XFFFF0000;//PA0 1 2 3 anolog输入
//通道10/11设置
RCC->APB2ENR|=1<<9;    //ADC1时钟使能
RCC->APB2RSTR|=1<<9;   //ADC1复位
RCC->APB2RSTR&=~(1<<9);//复位结束
RCC->CFGR&=~(3<<14);   //分频因子清零
//SYSCLK/DIV2=12M ADC时钟设置为12M,ADC最大时钟不能超过14M!
//否则将导致ADC准确度下降!
RCC->CFGR|=2<<14;

ADC1->CR1&=0XF0FFFF;   //工作模式清零
ADC1->CR1|=0<<16;      //独立工作模式
ADC1->CR1&=~(1<<8);    //非扫描模式
ADC1->CR2&=~(1<<1);    //单次转换模式
ADC1->CR2&=~(7<<17);
ADC1->CR2|=7<<17;	   //软件控制转换
ADC1->CR2|=1<<20;      //使用用外部触发(SWSTART)!!!	必须使用一个事件来触发
ADC1->CR2&=~(1<<11);   //右对齐
ADC1->SQR1&=~(0XF<<20);
ADC1->SQR1&=0<<20;     //1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1
//设置通道0~3的采样时间
ADC1->SMPR2&=0XFFFFF000;//通道0,1,2,3采样时间清空
ADC1->SMPR2|=7<<9;      //通道3  239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->SMPR2|=7<<6;      //通道2  239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->SMPR2|=7<<3;      //通道1  239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->SMPR2|=7<<0;      //通道0  239.5周期,提高采样时间可以提高精确度

ADC1->CR2|=1<<0;	    //开启AD转换器
ADC1->CR2|=1<<3;        //使能复位校准
while(ADC1->CR2&1<<3);  //等待校准结束
//该位由软件设置并由硬件清除。在校准寄存器被初始化后该位将被清除。
ADC1->CR2|=1<<2;        //开启AD校准
while(ADC1->CR2&1<<2);  //等待校准结束
//该位由软件设置以开始校准，并在校准结束时由硬件清除
}
//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
//设置转换序列
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;//规则序列1 通道ch
ADC1->SQR3|=ch;
ADC1->CR2|=1<<22;       //启动规则转换通道
while(!(ADC1->SR&1<<1));//等待转换结束
return ADC1->DR;		//返回adc值
}

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H
 
#define ADC_CH0 0 //通道0
#define ADC_CH1 1 //通道1
#define ADC_CH2 2 //通道2
#define ADC_CH3 3 //通道3

void Adc_Init(void);
u16 Get_Adc(u8 ch);

#endif