一、ADC介紹
12位ADC是一種逐次逼近型模擬數字轉換器，它有多達18個通道，可測量16個外部和2個內部信號源，各通道的A/D轉換可以單次、連續、掃描或間斷模式執行，ADC的結果可以左對齊或右對齊方式存盤在16位資料暫存器中，
二、框圖分析
按照順序分析：
1、電壓輸入范圍：ADC 輸入范圍為：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+，由 VREF-、VREF+ 、VDDA、 VSSA、這四個外部引腳決定，一般把 VSSA 和 VREF-接地，把 VREF+和 VDDA 接 3V3，得到ADC 的輸入電壓范圍為：0~3.3V，
2、輸入通道：可分為注入通道和規則通道 前者常用，關于輸入通道查詢，可以參考《STM32F103xCDE_資料手冊》
下面是總結好的表格：F103x 系列 對應的引腳幾乎完全一樣 下面是ZET6的
3、 轉換順序：
規則序列 ：
通過控制ADC規則序列暫存器 ADC_SQR1 、ADC_SQR2、ADC_SQR3 來配置規則通道的轉換順序，
如果通道 16 想第一次轉換，那么在 SQ1[4:0] 寫 16 即可，SQR2 控制著規則序列中的第 7 到第12 個轉換，對應的位為：SQ7[4:0]~SQ12[4:0]，如果通道 1 想第 8 個轉換，則 SQ8[4:0] 寫 1 即可，SQR1 控制著規則序列中的第 13 到第 16 個轉換，對應位為：SQ13[4:0]~SQ16[4:0]，如果通道 6 想第 10 個轉換，則 SQ10[4:0] 寫 6 即可，具體使用多少個通道，由 SQR1 的位L[3:0]決定，最多 16 個通道，
注入序列：
ADC注入序列暫存器ADC_JSQR ，注入序列暫存器 JSQR 只有一個，最多支持 4 個通道，具體多少個由 JSQR 的 JL[2:0]決定，如果 JL 的 值小于 4 的話，則 JSQR 跟 SQR 決定轉換順序的設定不一樣，第一次轉換的不是 JSQR1[4:0]，而是 JCQRx[4:0] ，x = （4-JL），跟 SQR 剛好相反，如果 JL=00（1個轉換），那么轉換的順序是從 JSQR4[4:0]開始，而不是從 JSQR1[4:0]開始，這個要注意，編程的時候不要搞錯，當 JL 等于 4 時，跟 SQR 一樣，
4、觸發源選擇
通道配置完成，轉換順序也已經確定，下面就是觸發源的選擇，通過ADC控制暫存器 1(ADC_CR1)、ADC控制暫存器 2(ADC_CR2)，選擇觸發源：
5、轉換時間
ADC 時鐘：
ADC 輸入時鐘 ADC_CLK 由 PCLK2 經過分頻產生，最大是 14M，分頻因子由 RCC 時鐘配置暫存器 RCC_CFGR 的位 15:14 ADCPRE[1:0]設定，可以是 2/4/6/8 分頻，一般我們設定 PCLK2=HCLK=72M，一般選擇8分頻，
采樣時間：
采樣的周期數可通過 ADC 采樣時間暫存器 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的SMP[2:0]位設定，ADC_SMPR2 控制的是通道 0~9，ADC_SMPR1 控制的是通道 10~17，每個通道可以分別用不同的時間采樣，其中采樣周期最小是 1.5 個，即如果我們要達到最快的采樣，那么應該設定采樣周期為 1.5個周期，這里說的周期就是 1/ADC_CLK，
ADC 的轉換時間跟 ADC 的輸入時鐘和采樣時間有關公式為：Tconv = 采樣時間 + 12.5 個周期，當 ADCLK = 14MHZ （最高），采樣時間設定為 1.5 周期（最快），那么總
的轉換時間（最短）Tconv = 1.5 周期 + 12.5 周期 = 14 周期 = 1us，一般我們設定 PCLK2=72M，經過 ADC 預分頻器能分頻到最大的時鐘只能是 12M，采樣周期設定為 1.5 個周期，算出最短的轉換時間為 1.17us（常用1.17us），
6、資料暫存器：一切準備就緒后，ADC 轉換后的資料根據轉換組的不同，規則組的資料放在 ADC_DR暫存器，注入組的資料放在 JDRx，
規則資料暫存器 ：
注入資料暫存器：
7、中斷：
轉換結束中斷：
資料轉換結束后，可以產生中斷，中斷分為三種：規則通道轉換結束中斷，注入轉換通道轉換結束中斷，模擬看門狗中斷，可以根據相應的中斷標志位，撰寫對應的中斷服務函式，事件是否發生，可以訪問ADC狀態暫存器(ADC_SR)
模擬看門狗中斷：
當被 ADC 轉換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值時，就會產生中斷，前提是我們開啟了模擬看門狗中斷，其中低閾值和高閾值由 ADC_LTR 和 ADC_HTR 設置，例如我們設定高閾值是 2.5V，那么模擬電壓超過 2.5V 的時候，就會產生模擬看門狗中斷，反之低閾值也一樣，
三、編程相關
在編程的時候，我們只需要配置對用的結構體即可：
ADC_InitTypeDef 結構體
typedef struct
{
uint32_t ADC_Mode; // ADC 作業模式選擇
FunctionalState ADC_ScanConvMode; /* ADC 掃描（多通道）
或者單次（單通道）模式選擇 */
FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; // ADC 單次轉換或者連續轉換選擇
uint32_t ADC_ExternalTrigConv; // ADC 轉換觸發信號選擇
uint32_t ADC_DataAlign; // ADC 資料暫存器對齊格式
uint8_t ADC_NbrOfChannel; // ADC 采集通道數
}ADC_InitTypeDef;
ADC_Mode：配置 ADC 的模式，當使用一個 ADC 時是獨立模式，使用兩個 ADC 時
是雙模式，在雙模式下還有很多細分模式可選，
ScanConvMode：可選引數為 ENABLE 和 DISABLE，配置是否使用掃描，如果是單通
道 AD 轉 換 使 用 DISABLE ， 如 果 是 多 通 道 AD 轉 換 使 用 ENABLE ，
ADC_ContinuousConvMode：可選引數為 ENABLE 和 DISABLE，配置是啟動自動連
續轉換還是單次轉換，使用 ENABLE 配置為使能自動連續轉換；使用 DISABLE 配置為單
次轉換，轉換一次后停止需要手動控制才重新啟動轉換，
ADC_ExternalTrigConv：外部觸發選擇，框圖中中列舉了很多外部觸發條件，可根據
專案需求配置觸發來源，一般使用軟體自動觸發，
ADC_DataAlign：轉換結果資料對齊模式，可選右對齊 ADC_DataAlign_Right 或者左
對齊 ADC_DataAlign_Left，一般選擇右對齊模式，不然讀取資料 還得處理，
ADC_NbrOfChannel：AD 轉換通道數目，根據實際設定即可，具體的通道數和通道的
轉換順序是配置規則序列或注入序列暫存器
實體一：《中斷單通道讀取ADC》
編程要點
- 初始 ADC 用到的 GPIO；
- 設定 ADC 的作業引數并初始化；
- 設定 ADC 作業時鐘；
- 設定 ADC 轉換通道順序及采樣時間；
- 配置使能 ADC 轉換完成中斷，在中斷內讀取轉換完資料；
- 使能 ADC；
- 使能軟體觸發 ADC 轉換，
ADC 轉換結果資料使用中斷方式讀取，這里沒有使用 DMA 進行資料傳輸，
1.初始 ADC 用到的 GPIO
void ADCx_GPIO_Config(void)
{ //以PA1為例
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//開啟GPIO時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//選擇模擬模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_Init(ADCx_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
2.配置ADC
void ADCx_Config(void)
{ //ADC1 Channel_1
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
//開啟ADC時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 只使用一個ADC，屬于單模式
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //只有一個通道，關閉掃描模式
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 連續轉換模式
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 不用外部觸發轉換，軟體啟即可
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 轉換結果右對齊
ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1; // 轉換通道個數
//初始化
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);
//配置ADC時鐘Ｎ狿CLK2的8分頻，即9MHz
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
// 配置ADC 通道的轉換順序和采樣時間
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_1_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
// ADC 轉換結束產生中斷，在中斷服務程式中讀取轉換值
ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);
// 開啟ADC ，并開始轉換
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
// 等待校準暫存器初始化完成
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
// ADC開始校準
ADC_StartCalibration(ADC1);
// 等待校準完成
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
// 由于沒有采用外部觸發，所以使用軟體觸發ADC轉換
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
}
3.配置NVIC
void ADC_NVIC_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 優先級分組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
// 配置中斷優先級
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
4.撰寫中斷服務函式
void ADC1_2_IRQHandler(void)
{
uint8_t i = 0;
if (ADC_GetITStatus(ADC_x,ADC_IT_EOC)==SET)
{
//讀取ADC的轉換值
ADC_Convert_Value =(float)ADC_GetConversionValue(ADC_x)/4096*3.3;
ADC_ClearITPendingBit(ADC_x,ADC_IT_EOC); //清除轉換完成標志位，等待下一次
}
}
5.測驗函式
uint16_t ADC_USART_Value = 0;
uint16_t ADC_USART_Value2 = 0;
void _ADC_IT_Init(void)
{
ADCx_GPIO_Config();
ADCx_Config();
ADC_NVIC_Config();
}
void delay(uint32_t count)
{
while(count--);
}
int main(void)
{
LED_GPIO_Config();
USARTx_Config();
ADC_IT_Init();
printf("\r\n ----這是一個ADC多通道采集實驗----\r\n");
while(1)
{
ADC_USART_Value 2=(float) ADC_USART_Value ;
printf("\r\n The current AD value = 0x%04X \r\n", ADC_USART_Value;
printf("\r\n The current AD value = %f V \r\n",ADC_USART_Value2);
printf("\r\n\r\n");
delay(0x3fffff);
}
}
實體二：《DMA多通道讀取ADC》
編程要點
- 初始 ADC 用到的 GPIO；
- 設定 ADC 的作業引數并初始化；
- 設定 ADC 作業時鐘；
- 設定 ADC 轉換通道順序及采樣時間；
- 配置使能 ADC 轉換完成中斷，在中斷內讀取轉換完資料；
- 使能 ADC；
- 使能軟體觸發 ADC 轉換，
這里使用 DMA 進行資料傳輸，還需配置DMA，
有一點需要注意 僅 ADC1 和 ADC3 有DMA傳輸功能，分別對應
DMA1 的通道 1
DMA2 的通道 5
1.初始 ADC 用到的 GPIO
void ADCx_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADCx_GPIO_CLK,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ADC_1_Pin|
ADC_1_Pin| //ADC_2_Pin和SUART沖突 因此洗掉
ADC_3_Pin|
ADC_4_Pin|
ADC_5_Pin|
ADC_6_Pin|
ADC_7_Pin;
GPIO_Init(ADCx_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
2.初始 DMA
void ADC_DMA_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
RCC_AHBPeriphClockCmd(DMA_CLK,ENABLE);
//外設基址為：ADC 資料暫存器地址
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&(ADC_x->DR));
// 存盤器地址
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_USART_Value;
// 資料源來自外設
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
//緩沖區大小，應該等于資料目的地的大小
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = BUFFERSIZE;
// 外設暫存器只有一個，地址不用遞增
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
//存盤器地址遞增
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
//外設資料大小為半字，即兩個位元組
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
//記憶體資料大小也為半字，跟外設資料大小相同
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
//回圈傳輸模式
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
//DMA傳輸通道優先級為高，當使用一個DMA通道時，優先級設定不影響
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
//禁止存盤器到存盤器模式，因為是從外設到存盤器
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA_CHANNEL,&DMA_InitStruct);
DMA_Cmd(DMA_CHANNEL,ENABLE);
}
3.初始 ADC
void ADCx_Config(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
//開啟ADC時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADCx_CLK,ENABLE);
ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 只使用一個ADC，屬于單模式
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //6通道開啟掃描
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;// 連續轉換模式
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 不用外部觸發轉換，軟體開啟即可
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 轉換結果右對齊
ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = ADC_num; // 轉換通道個數
//初始化
ADC_Init(ADC_x,&ADC_InitStruct);
//配置ADC時鐘Ｎ狿CLK2的8分頻，即9MHz
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
// 配置ADC 通道的轉換順序和采樣時間
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x,ADC_1_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x,ADC_4_Channel,2,ADC_SampleTime_55Cycles5); //A2 A3用于串口
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x,ADC_5_Channel,3,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x,ADC_6_Channel,4,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x,ADC_7_Channel,5,ADC_SampleTime_55Cycles5);
// 使能ADC DMA 請求
ADC_DMACmd(ADC_x, ENABLE);
// 開啟ADC ，并開始轉換
ADC_Cmd(ADC_x,ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC_x);
// 等待校準暫存器初始化完成
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_x));
// ADC開始校準
ADC_StartCalibration(ADC_x);
// 等待校準完成
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC_x));
// 由于沒有采用外部觸發，所以使用軟體觸發ADC轉換
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_x,ENABLE);
}
void ADCx_DMA_Init(void)
{
ADCx_GPIO_Config();
ADC_DMA_Config();
ADCx_Config();
}
4.測驗函式
void delay(uint32_t count)
{
while(count--);
}
int main(void)
{
LED_GPIO_Config();
USARTx_Config();
ADCx_DMA_Init();
//ADC_IT_Init();
printf("\r\n ----這是一個ADC多通道采集實驗----\r\n");
while(1)
{
printf("\r PA1 value = %f V \r\n",(float)ADC_USART_Value[0]/4096*3.3);
printf("\r PA4 value = %f V \r\n",(float)ADC_USART_Value[1]/4096*3.3);
printf("\r PA5 value = %f V \r\n",(float)ADC_USART_Value[2]/4096*3.3);
printf("\r PA6 value = %f V \r\n",(float)ADC_USART_Value[3]/4096*3.3);
printf("\r PA7 value = %f V \r\n\n\n\n\n",(float)ADC_USART_Value[4]/4096*3.3);
delay(0x3fffff);
}
}
頭檔案
#include "bsp_dma.h"
#ifndef _BSP_DMA_H_
#define _BSP_DMA_H_
#include "stm32f10x.h"
#define BUFFERSIZE 5
#define DMA_CHANNEL DMA1_Channel1 //手冊
#define DMA_CLK RCC_AHBPeriph_DMA1
void ADC_DMA_Config(void);
#endif /*_BSP_DMA_H_*/
#include "bsp_adc.h"
#ifndef _BSP_ADC_H_
#define _BSP_ADC_H_
#include "stm32f10x.h"
#define ADC_num 5
#define ADC_x ADC1
#define ADCx_CLK RCC_APB2Periph_ADC1
#define ADCx_GPIO_PORT GPIOA
#define ADCx_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define ADC_1_Pin GPIO_Pin_1
#define ADC_2_Pin GPIO_Pin_2
#define ADC_3_Pin GPIO_Pin_3
#define ADC_4_Pin GPIO_Pin_4
#define ADC_5_Pin GPIO_Pin_5
#define ADC_6_Pin GPIO_Pin_6
#define ADC_7_Pin GPIO_Pin_7
#define ADC_1_Channel ADC_Channel_1
#define ADC_2_Channel ADC_Channel_2
#define ADC_3_Channel ADC_Channel_3
#define ADC_4_Channel ADC_Channel_4
#define ADC_5_Channel ADC_Channel_5
#define ADC_6_Channel ADC_Channel_6
#define ADC_7_Channel ADC_Channel_7
extern uint16_t ADC_USART_Value[ADC_num];
extern float ADC_Convert_Value[ADC_num];
void ADCx_GPIO_Config(void);
void ADCx_Config(void);
void ADC_DMA_Config(void);
void ADCx_DMA_Init(void);
#endif /*_BSP_ADC_H_*/
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