實現目標

1、學會STM32CubeMX軟件關于ADC的配置

2、掌握ADC三種模式（查詢、中斷、DMA）編程

3、具體目標：1、將開發(fā)板單片機采集到的電壓值上傳至上位機串口調試助手顯示。

一、ADC? 概述

1、什么是ADC?

ADC（Analog to Digital Converter）即模數轉換器，用來將模擬信號轉換為數字信號。

A/D轉換過程

分辨率:?A/D轉換器對輸入模擬量微小變化的分辨能力，通常用二進制數的有效位表示。

在最大輸入電壓一定時，位數越多，量化單位越小，誤差越小，分辨率越高。

2、STM32F103 的ADC

（1）簡介

????????STM32F103 系列最多有3個ADC控制器（ADC1,ADC2,ADC3），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(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。ADC的結果可以左對齊或右對齊方式存儲在16位數據寄存器中。ADC為12位，是一種逐次逼近型模擬數字轉換器。

（2）ADC通道與引腳對應關系

（3）STM32分為兩種組轉換模式

規(guī)則通道：
????????規(guī)則通道相當于你正常運行的程序，看它的名字就可以知道，很規(guī)矩，就是正常執(zhí)行程序
注入通道：
????????注入通道可以打斷規(guī)則通道，聽它的名字就知道不安分，如果在規(guī)則通道轉換過程中，有注入通道進行轉換，那么就要先轉換完注入通道，等注入通道轉換完成后，再回到規(guī)則通道的轉換流程。

（4）ADC配置說明

配置選項說明：

模式設置

1、ADCs_Common_Settings??DC模式設置

?ADC_Mode_Independent? ? ??獨立模式

????????獨立模式模式下，雙ADC不能同步，每個ADC接口獨立工作。所以如果不需要ADC同步或者只是用了一個ADC的時候，應該設成獨立模式，多個ADC同時使用時會有其他模式，如雙重ADC同步模式，兩個ADC同時采集一個或多個通道，可以提高采樣率

ADC常規(guī)設置

1、Data Alignment?(數據對齊方式): 右對齊/左對齊

2、Scan Conversion Mode( 掃描模式 )?：

如果只是用了一個通道的話，DISABLE，果使用了多個通道的話，會自動設置為ENABLE。

3、Continuous Conversion Mode(連續(xù)轉換模式)?：

????????設置為ENABLE，即連續(xù)轉換。如果設置為DISABLE，則是單次轉換。兩者的區(qū)別在于連續(xù)轉換直到所有的數據轉換完成后才停止轉換，而單次轉換則只轉換一次數據就停止，要再次觸發(fā)轉換才可以進行轉換。

4、Discontinuous Conversion Mode(間斷模式)?

這里只用到了1個ADC,所以這個直接不使能即可。

規(guī)則通道設置

1、Enable Regular Conversions (啟用常規(guī)轉換模式)??? ENABLE

使能 否則無發(fā)進行下方配置

2、Number OF Conversion(轉換通道數)??? 1
用到幾個通道就設置為幾，多個通道會自動使能掃描模式

3、Extenal Trigger Conversion Source (外部觸發(fā)轉換源)

默認采用：Regular Conversion launched by software?規(guī)則的軟件觸發(fā)?調用函數觸發(fā)即可

Rank?轉換順序

1、多個通道時會有多個Rank，可以設定每個通道的轉換順序。

2、ADC總轉換時間如下計算：

TCONV = 采樣時間+ 12.5個周期? ?其中1周期為1/ADCCLK

????????為了保證ADC轉換結果的準確性，ADC的時鐘最好不超過14M。當ADCCLK=14MHz(最大)，采樣時間為1.5周期(最快)時，TCONV =1.5+12.5=14周期=1μs。STM32的ADC最大的轉換速率為1MHz,也就是說最快轉換時間為1us，

注入通道設置

1、注入通道的設置，和規(guī)則通道設置差不多。

WahchDog

1、當ADC轉換的模擬電壓值低于低閾值或高于高閾值時，便會產生中斷。閾值的高低值由ADC_LTR和ADC_HTR配置模擬看門狗。

（5）ADC的三種工作模式

1）阻塞模式（也叫查詢模式）；2）中斷模式；3) DMA 模式

二、原理圖設計

三、STM32CubeMX 配置串口重定向（printf）

此項目利用printf 打印ADC采樣值，先對USART1重定向，詳細教程參考前面的教程：

https://blog.csdn.net/luojuan198780/article/details/138044075

代碼設計：

/* USER CODE BEGIN Includes */
 
#include <stdio.h>
 
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN 4 */
 
/*********************************************************
*
*重定義 fputc 函數
*
*********************************************************/
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit (&huart1 ,(uint8_t *)&ch,1,HAL_MAX_DELAY );
	return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

四、STM32CubeMX 配置及程序設計（單通道）

1.阻塞模式（查詢模式）

1.1CubeMX 配置 （單通道輪詢）

配置：打開通道8，其他默認

1.2 程序設計

Step1 ： 啟用ADC
Step2 :? ?等待EOC標志位
Step3： 讀取寄存器的數據 、<-- 查詢環(huán)節(jié)
缺點：占用cpu的使用率

主要函數：
HAL_StatusTypeDef? HAL_ADC_Start (ADC_HandleTypeDefhadc)； //打開ADC的轉換通道
HAL_StatusTypeDef? HAL_ADC_Stop (ADC_HandleTypeDefhadc) //關閉ADC
HAL_StatusTypeDef? HAL_ADC_PollForConversion (ADC_HandleTypeDef*hadc,uint32_t Timeout); // 查詢函數

（1）在main.c中定義一個全局變量

uint16_t ADC_Value;

（2）在main 初始化中開啟ADC校準

HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);    //AD校準

（3）在while 中編寫ADC控制程序

 HAL_ADC_Start(&hadc1);     //啟動ADC轉換
 HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);   //等待轉換完成，50為最大等待時間，單位為ms
 
 
 if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
 {
      ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);   //獲取AD值
      printf("ADC值: %d \r\n",ADC_Value);
      printf("采樣電壓 : %.2f V\r\n",ADC_Value*3.3f/4096);

}
HAL_Delay(1000);

2.中斷模式（單通道）

2.1CubeMX 配置

配置：其打開ADC中斷。他與查詢模式一樣，

2.2 程序設計

Step1 ： 啟用ADC，使能中斷
Step2 :? ?等待EOC自動觸發(fā)中斷
Step3： 在中斷中讀取寄存器的數據
主要函數
HAL_StatusTypeDef?HAL_ADC_Start_IT (ADC_HandleTypeDefhadc) //使能ADC,打開中斷標志位
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop——IT (ADC_HandleTypeDefhadc)
HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)//回調函數

?（1）在main.c中定義一個全局變量

uint16_t ADC_Value;

（2）在main函數中開啟ADC中斷

HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);

（3）編寫中斷回調函數

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)//回調函數
{
	 ADC_Value =  HAL_ADC_GetValue(&hadc1) * 3.3 /4096;
     printf("采樣電壓 : %.2f V\r\n",ADC_Value );
}

3.DMA 模式（單通道）

DMA 有兩種模式，分別為循環(huán)模式circular和正常模式normal
circular模式：DMA 的circular模式只需要調用一次DMA 開啟函數，DMA 就會持續(xù)的搬運數據，提高了數據的刷新速度，但是在circular模式下，不管ADC新的一輪數據采集是否完成，有可能直接將舊數據搬運走.
normal模式：該模式下，DMA 啟動函數調用一次，DMA 通道只會搬運一次數據，這樣每調一次DMA 啟動函數，DMA 只會搬運一次數據，等待數據傳輸完成后再次開啟DMA 啟動函數，這樣更能保證ADC數據采集的可靠性.

3.1CubeMX 配置(circular模式)

配置1：開啟連續(xù)轉換

配置2：添加DMA，模式選擇為循環(huán)模式circular

3.1?程序設計

（1）在main.c中定義一個全局變量

 uint16_t ADC_Value=0;

（2）在main函數中開啟ADC的?DMA

 HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t*)&AD_value,sizeof(AD_value));

（3）在while 中編寫ADC控制程序

      printf("ADC值: %d \r\n",ADC_Value);
      printf("采樣電壓 : %.2f V\r\n",ADC_Value*3.3f/4096);
      HAL_Delay(100);

五、STM32CubeMX 配置及程序設計（多通道）

1.阻塞模式（多通道）

1.1CubeMX 配置?

多個通道時必須開啟間斷模式，并且每個間斷組中只有一個通道，否則每次只能讀取到每組最后一個通道的值。

1.2 程序設計

（1）在main.c中定義一個全局變量

uint16_t AD_value[2]={0};

（2）在while 中編寫ADC控制程序

for(i=0;i<2;i++)
{
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10);
    AD_value[i]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    printf("i= %d;AD_value%d\r\n",i,AD_value[i]);
    printf("i= %d;電壓值 = %.3f v\r\n",i,AD_value[i]*3.3/4096);
}
HAL_Delay(500);

2.中斷模式（多通道）

????????多通道情況下使用中斷來讀取數據理論上是可行的，但是讀取的數據會混淆，即無法確定讀取的數據是屬于哪一個通道的，因此一般不使用。

3.DMA（多通道）

3.1CubeMX 配置?

開啟DMA并采用circular模式

3.2 程序設計

（1）在main.c中定義變量

/* USER CODE BEGIN 1 */
   uint16_t ADC_Value1,i;
	uint16_t AD_Buf[2]={0};//兩個通道采集數據存在這個數組里面
  /* USER CODE END 1 */

（2）在main函數中開啟ADC的?DMA

//開啟ADC的校準
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
//開啟ADC的DMA，采集的數據放入 AD_Buf數組
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)&AD_Buf,2);

（3）在while 中編寫ADC控制程序文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-858603.html

		printf("AD1=%d\n\r",AD_Buf[0]);
        printf("AD2=%d\n\r",AD_Buf[1]);
		HAL_Delay(100);

總結

到了這里，關于【STM32+HAL+Proteus】系列學習教程---ADC（查詢、中斷、DMA模式下的電壓采集）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！