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STM32 ADC電壓采集代碼與原理講解

  [復(fù)制鏈接]
ID:330311 發(fā)表于 2018-12-2 00:36 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
秉火的STM32 ADC電壓采集的資料：
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電壓輸入范圍
輸入電壓：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+
決定輸入電壓的引腳：VREF-、 VREF+ 、 VDDA 、 VSSA
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。

超出0~3.3V的電壓怎么測？

ADC可以測量:-10V~10V  
0.png

根據(jù)基爾霍夫定律（KCL），節(jié)點(diǎn)流入的電流等于流出的電流
(Vint – Vout)/R2 + (3V3-Vout)/R1 = Vout / R3
Vout = (Vint + 10) /6  

R1 / R2 / R3 的值怎么確定？

每個(gè)ADC具有18個(gè)通道，其中外部通道16個(gè)
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每個(gè)ADC具有18個(gè)通道，其中外部通道16個(gè)
0.png

外部的 16 個(gè)通道在轉(zhuǎn)換的時(shí)候又分為規(guī)則通道和注入通道，其中規(guī)則通道最多有 16路，注入通道最多有 4 路。那這兩個(gè)通道有什么區(qū)別？在什么時(shí)候使用？

規(guī)則通道：顧名思意，規(guī)則通道就是很規(guī)矩的意思，我們平時(shí)一般使用的就是這個(gè)通道。
注入通道：注入，可以理解為插入，插隊(duì)的意思，是一種不安分的通道。它是一種在規(guī)則通道轉(zhuǎn)換的時(shí)候強(qiáng)行插入要轉(zhuǎn)換的一種。這點(diǎn)跟中斷程序很像，都是不安分的主。所以，注入通道只有在規(guī)則通道存在時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。

0.png

1、軟件觸發(fā)：ADC_CR2 :ADON/SWST ART/JSWSTART
2、外部事件觸發(fā)：內(nèi)部定時(shí)器/外部IO
選擇：ADC_CR2 :EXTSEL[2:0]和 JEXTSEL[2:0]
激活：ADC_CR2 :EXTEN 和 JEXTEN

ADC_CLK：ADC模擬電路時(shí)鐘，最大值為14M，由PCLK2提供，還可分頻，2/4/6/8，RCC_CFGR 的 ADCPRE[1:0]設(shè)置。PCLK2=72M。
轉(zhuǎn)換時(shí)間：Tconv = 采樣時(shí)間 + 12.5 個(gè)周期
數(shù)字時(shí)鐘：RCC_APB2ENR，用于訪問寄存器

采樣時(shí)間：ADC 需要若干個(gè) ADC_CLK 周期完成對輸入的模擬量迚行采樣，采樣的周期數(shù)可通過ADC 采樣時(shí)間寄存器
ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的 SMPx[2:0]位設(shè)置，
ADC_SMPR2控制的是通道 0~9， ADC_SMPR1 控制的是通道 10~17。每個(gè)通道可以分別用不同的時(shí)間采樣。其中采樣周期最小是 1.5 個(gè)，即如果我們要達(dá)到最快的采樣，那么應(yīng)該設(shè)置采樣周期為 31.5個(gè)周期，這里說的周期就是 1/ADC_CLK。

最短的轉(zhuǎn)換時(shí)間：Tconv = 采樣時(shí)間 + 12.5 個(gè)周期

PCLK2 = 72M，ADC_CLK = 72/6 = 12M
Tconv = 1.5+12.4 = 14周期 = 14/12us=1.17us

一切準(zhǔn)備就緒后， ADC 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)根據(jù)轉(zhuǎn)換組的不同，規(guī)則組的數(shù)據(jù)放在ADC_DR 寄存器，注入組的數(shù)據(jù)放在 JDRx。

0.png

1-16位有效，用于存放獨(dú)立模式轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)
2- ADC_CR2 ：ALIGN
3-只有一個(gè)，多通道采集的是最好使用DMA

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1-16位有效，用于存放注入通道轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)
2- ADC_CR2 ：ALIGN
3-有4個(gè)這樣的寄存器

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1-電壓輸入范圍為：0~3.3V
2-分辨率為12位
3-最小精度為：3.3/2^12
4-設(shè)數(shù)字量為X，則有模擬量 Y = (3.3 / 2^12)*X
怎么根據(jù)數(shù)據(jù)量算出模擬量

單片機(jī)源程序如下:
  1. /**
  2.   ******************************************************************************
  3.   * @file    main.c
  4.   * @author  fire
  5.   * @version V1.0
  6.   * @date    2013-xx-xx
  7.   * @brief   串口中斷接收測試

  9.   ******************************************************************************
  10.   */


  13. #include "stm32f10x.h"
  14. #include "bsp_usart.h"
  15. #include "bsp_adc.h"


  18. extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue[NOFCHANEL];

  20. // 局部變量，用于保存轉(zhuǎn)換計(jì)算后的電壓值         
  21. float ADC_ConvertedValueLocal[NOFCHANEL];        

  23. // 軟件延時(shí)
  24. void Delay(__IO uint32_t nCount)
  25. {
  26.   for(; nCount != 0; nCount--);
  27. }

  29. /**
  30.   * @brief  主函數(shù)
  31.   * @param  無
  32.   * @retval 無
  33.   */
  34. int main(void)
  35. {        
  36.   /*初始化USART 配置模式為 115200 8-N-1，中斷接收*/
  37.   USART_Config();
  38.         printf("歡迎使用秉火STM32開發(fā)板\n\n\n\n");
  39.         
  40.         ADCx_Init();

  42.         while (1)
  43.         {   
  44.                         ADC_ConvertedValueLocal[0] =(float) ADC_ConvertedValue[0]/4096*3.3;
  45.                         ADC_ConvertedValueLocal[1] =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
  46.                         ADC_ConvertedValueLocal[2] =(float) ADC_ConvertedValue[2]/4096*3.3;
  47.                         ADC_ConvertedValueLocal[3] =(float) ADC_ConvertedValue[3]/4096*3.3;
  48.                         ADC_ConvertedValueLocal[4] =(float) ADC_ConvertedValue[4]/4096*3.3;
  49.                         ADC_ConvertedValueLocal[5] =(float) ADC_ConvertedValue[5]/4096*3.3;
  50.                
  51.                         printf("\r\n CH0 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[0]);
  52.                         printf("\r\n CH1 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[1]);
  53.                         printf("\r\n CH2 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[2]);
  54.                         printf("\r\n CH3 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[3]);
  55.                         printf("\r\n CH4 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[4]);
  56.                         printf("\r\n CH5 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[5]);
  57.                
  58.                         printf("\r\n\r\n");
  59.                         Delay(0xffffee);                 
  60.         }
  61. }

  63. /*********************************************END OF FILE**********************/
復(fù)制代碼

  1. #include "bsp_adc.h"

  3. __IO uint16_t ADC_ConvertedValue[NOFCHANEL]={0,0,0,0,0,0};

  5. static void ADCx_GPIO_Config(void)
  6. {
  7.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  8.         
  9.         // 打開 ADC IO端口時(shí)鐘
  10.         ADC_GPIO_APBxClock_FUN ( ADC_GPIO_CLK, ENABLE );
  11.         
  12.         // 配置 ADC IO 引腳模式
  13.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN1;
  14.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN2;
  15.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN3;
  16.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN4;
  17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN5;
  18.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN6;
  19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
  20.         
  21.         // 初始化 ADC IO
  22.         GPIO_Init(ADC_PORT, &GPIO_InitStructure);        
  23. }

  25. // ANSI C標(biāo)準(zhǔn)，C89 標(biāo)準(zhǔn)
  26. // C99
  27. // C11 2011

  29. static void ADCx_Mode_Config(void)
  30. {
  31.         DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
  32.         RCC_AHBPeriphClockCmd(ADC_DMA_CLK, ENABLE);

  34.         DMA_DeInit(ADC_DMA_CHANNEL);
  35.         DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ( uint32_t ) ( & ( ADC_x->DR ) );
  36.         DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_ConvertedValue;
  37.         DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
  38.         DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = NOFCHANEL;    // 改
  39.         DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  40.         DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  // 改
  41.         DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
  42.         DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
  43.         DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;        
  44.         DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  45.         DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
  46.         DMA_Init(ADC_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);
  47.         DMA_Cmd(ADC_DMA_CHANNEL , ENABLE);
  48. /*----------------------------------------------------------------------*/
  49.         
  50.         ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;        
  51.         ADC_APBxClock_FUN ( ADC_CLK, ENABLE );
  52.         ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  53.         ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE;        // 改
  54.         ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;        
  55.         ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
  56.         ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  57.         ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = NOFCHANEL;        
  58.         ADC_Init(ADC_x, &ADC_InitStruct);
  59.         
  60.         RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
  61.         
  62.         ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL1, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  63.         ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL2, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  64.         ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL3, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  65.         ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL4, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  66.         ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL5, 5, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  67.         ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL6, 6, ADC_SampleTime_55Cycles5);

  69.          // 使能ADC DMA 請求
  70.         ADC_DMACmd(ADC_x, ENABLE);

  72.         ADC_Cmd(ADC_x, ENABLE);        
  73.   // ADC開始校準(zhǔn)
  74.         ADC_StartCalibration(ADC_x);
  75.         // 等待校準(zhǔn)完成
  76.         while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC_x));
  77.         
  78.         ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_x, ENABLE);
  79. }

  81. void ADCx_Init(void)
  82. {
  83.         ADCx_GPIO_Config();
  84.         ADCx_Mode_Config();
  85. }
復(fù)制代碼

全部資料51hei下載地址：
31-ADC—電壓采集.zip (6.15 MB, 下載次數(shù): 520)


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ID:524338 發(fā)表于 2019-4-29 11:56 | 顯示全部樓層
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ID:582442 發(fā)表于 2019-7-11 16:41 | 顯示全部樓層
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ID:593904 發(fā)表于 2019-8-2 07:12 | 顯示全部樓層
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ID:160995 發(fā)表于 2019-8-3 01:17 | 顯示全部樓層
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ID:90212 發(fā)表于 2019-8-14 11:02 | 顯示全部樓層
請教下樓主，我需要測0~60V電壓�，F(xiàn)在分壓電阻只能用 （5.1k+5.1k）/470 ，不能用20K以上的電阻，否則測量15V以上就會(huì)出現(xiàn)明顯不等比例的現(xiàn)象
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ID:392569 發(fā)表于 2019-8-14 12:33 | 顯示全部樓層
太詳細(xì)了
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ID:85865 發(fā)表于 2019-8-14 13:11 | 顯示全部樓層
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ID:603929 發(fā)表于 2019-9-27 14:53 | 顯示全部樓層
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ID:686610 發(fā)表于 2020-1-16 11:38 | 顯示全部樓層
感謝樓主
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ID:142383 發(fā)表于 2020-2-20 08:24 | 顯示全部樓層
感謝樓主分享，下載學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)！
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ID:416535 發(fā)表于 2020-4-2 14:52 | 顯示全部樓層
簡直變態(tài)的詳細(xì)，太詳細(xì)了，感謝分享！
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ID:146632 發(fā)表于 2021-3-19 15:16 | 顯示全部樓層
extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue  為何報(bào)錯(cuò)
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ID:64366 發(fā)表于 2021-3-27 14:49 | 顯示全部樓層
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