標(biāo)題: STM32F10X ADC原理詳解(STM32F103ZET6) [打印本頁(yè)]
作者: 1U1dyss    時(shí)間: 2018-10-2 11:11
標(biāo)題: STM32F10X ADC原理詳解(STM32F103ZET6)
STM32ADC的工作原理
模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
STM32F10x  ADC特點(diǎn)
12位逐次逼近型的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
最多帶3個(gè)ADC控制器
最多支持18個(gè)通道，可最多測(cè)量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源。
支持單次和連續(xù)轉(zhuǎn)換模式
轉(zhuǎn)換結(jié)束，注入轉(zhuǎn)換結(jié)束，和發(fā)生模擬看門(mén)狗事件時(shí)產(chǎn)生中斷。
通道0到通道n的自動(dòng)掃描模式
自動(dòng)校準(zhǔn)
采樣間隔可以按通道編程
規(guī)則通道和注入通道均有外部觸發(fā)選項(xiàng)
轉(zhuǎn)換結(jié)果支持左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在16位數(shù)據(jù)寄存器
ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間：最大轉(zhuǎn)換速率 1us。（最大轉(zhuǎn)換速度為1MHz，在ADCCLK=14M，采樣周期為1.5個(gè)ADC時(shí)鐘下得到。）
ADC供電要求：2.4V-3.6V
ADC輸入范圍：VREF- ≤  VIN  ≤  VREF+

ADC引腳


☞STM32F10x系列芯片ADC通道和引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系
由下圖可見(jiàn)ADC1的通道0~通道17都有功能，而ADC2的通道16和通道17沒(méi)有作用，ADC3的通道9、通道14~通道17也沒(méi)有作用。

STM32通道組
①規(guī)則通道組：相當(dāng)正常運(yùn)行的程序。最多16個(gè)通道。
     規(guī)則通道和它的轉(zhuǎn)換順序在ADC_SQRx寄存器中選擇，規(guī)則
     組轉(zhuǎn)換的總數(shù)應(yīng)寫(xiě)入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]中
② 注入通道組：相當(dāng)于中斷。最多4個(gè)通道。
     注入組和它的轉(zhuǎn)換順序在ADC_JSQR寄存器中選擇。注入組
     里轉(zhuǎn)化的總數(shù)應(yīng)寫(xiě)入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]中
STM32F1的ADC的各通道可以單次模式執(zhí)行，連續(xù)模式執(zhí)行，掃描或者間斷模式執(zhí)行。

       規(guī)則通道組                           
含有注入通道的規(guī)則通道組


☞單次轉(zhuǎn)化
單次轉(zhuǎn)換模式下，ADC只執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換。該模式既可通過(guò)設(shè)置ADC_CR2寄存器的ADON位(只
適用于規(guī)則通道)啟動(dòng)也可通過(guò)外部觸發(fā)啟動(dòng)(適用于規(guī)則通道或注入通道)，這時(shí)CONT位為0。
一旦選擇通道的轉(zhuǎn)換完成：
● 如果一個(gè)規(guī)則通道被轉(zhuǎn)換：
─  轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在16位ADC_DR寄存器中
─  EOC(轉(zhuǎn)換結(jié)束)標(biāo)志被設(shè)置
─  如果設(shè)置了EOCIE，則產(chǎn)生中斷。
● 如果一個(gè)注入通道被轉(zhuǎn)換：
─  轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在16位的ADC_DRJ1寄存器中
─  JEOC(注入轉(zhuǎn)換結(jié)束)標(biāo)志被設(shè)置
─  如果設(shè)置了JEOCIE位，則產(chǎn)生中斷。
☞連續(xù)轉(zhuǎn)換模式
在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式中，當(dāng)前面ADC轉(zhuǎn)換一結(jié)束馬上就啟動(dòng)另一次轉(zhuǎn)換。（連續(xù)轉(zhuǎn)換會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟下一次轉(zhuǎn)換）此模式可通過(guò)外部觸發(fā)啟
動(dòng)或通過(guò)設(shè)置ADC_CR2寄存器上的ADON位啟動(dòng)，此時(shí)CONT位是1。
每個(gè)轉(zhuǎn)換后：
● 如果一個(gè)規(guī)則通道被轉(zhuǎn)換：
─  轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在16位的ADC_DR寄存器中
─  EOC(轉(zhuǎn)換結(jié)束)標(biāo)志被設(shè)置
─  如果設(shè)置了EOCIE，則產(chǎn)生中斷。
● 如果一個(gè)注入通道被轉(zhuǎn)換：
─  轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在16位的ADC_DRJ1寄存器中
─  JEOC(注入轉(zhuǎn)換結(jié)束)標(biāo)志被設(shè)置
─  如果設(shè)置了JEOCIE位，則產(chǎn)生中斷。


☞掃描模式
此模式用來(lái)掃描一組模擬通道。掃描模式可通過(guò)設(shè)置ADC_CR1寄存器的SCAN位來(lái)選擇。一旦這個(gè)位被設(shè)置，ADC掃描所有被ADC_SQRX寄存器(對(duì)規(guī)則通道)或ADC_JSQR(對(duì)注入通道)選中的所有通道。在每個(gè)組的每個(gè)通道上執(zhí)行單次轉(zhuǎn)換。在每個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，同一組的下一個(gè)通道被自動(dòng)轉(zhuǎn)換。如果設(shè)置了CONT位，轉(zhuǎn)換不會(huì)在選擇組的最后一個(gè)通道上停止，而是再次從選擇組的第一個(gè)通道繼續(xù)轉(zhuǎn)換。如果設(shè)置了DMA位，在每次EOC后，DMA控制器把規(guī)則組通道的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊RAM中。而注入通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)總是存儲(chǔ)在ADC_JDRx寄存器中。


ADC中斷
規(guī)則和注入組轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)能產(chǎn)生中斷，當(dāng)模擬看門(mén)狗狀態(tài)位被設(shè)置時(shí)也能產(chǎn)生中斷。它們都有
獨(dú)立的中斷使能位。
注： ADC1 和 ADC2 的中斷映射在同一個(gè)中斷向量上，而 ADC3 的中斷有自己的中斷向量。
ADC_SR寄存器中有2個(gè)其他標(biāo)志，但是它們沒(méi)有相關(guān)聯(lián)的中斷：
● JSTRT(注入組通道轉(zhuǎn)換的啟動(dòng))
● STRT(規(guī)則組通道轉(zhuǎn)換的啟動(dòng))
ADC 時(shí)鐘
由時(shí)鐘控制器提供的ADCCLK時(shí)鐘和PCLK2(APB2時(shí)鐘)同步。RCC控制器為ADC時(shí)鐘提供一個(gè)
專用的可編程預(yù)分頻器.注：不要讓ADC時(shí)鐘超過(guò)14MHz，否則可能不準(zhǔn)。


可編程的通道采樣時(shí)間
ADC使用若干個(gè)ADC_CLK周期對(duì)輸入電壓采樣，采樣周期數(shù)目可以通過(guò)ADC_SMPR1和
ADC_SMPR2寄存器中的SMP[2:0]位更改。每個(gè)通道可以分別用不同的時(shí)間采樣。
總轉(zhuǎn)換時(shí)間如下計(jì)算：
T（CONV） = 采樣時(shí)間+ 12.5個(gè)周期
例如：
當(dāng)ADCCLK=14MHz，采樣時(shí)間為1.5周期
T（CONV） = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 1μs


ADC_SMPR1寄存器和ADC_SMPR2寄存器用來(lái)設(shè)置通道0~17這18個(gè)通道
ADC采樣時(shí)間——可編程的采樣時(shí)間
ADC_SQR1/SQR2/SQR3規(guī)則序列寄存器
ADC_JSQR注入系列寄存器
ADC_SR狀態(tài)寄存器


常用庫(kù)函數(shù)
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);ADC的初始化函數(shù)
void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx)；
void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);ADC使能函數(shù)
void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);中斷配置函數(shù)
void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);軟件啟動(dòng)轉(zhuǎn)換函數(shù)
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);配置規(guī)則通道
uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);ADC獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果函數(shù)


校準(zhǔn)函數(shù)：
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
例如：
ADC_ResetCalibration(ADC1);    //使能復(fù)位校準(zhǔn)  
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    //等待復(fù)位校準(zhǔn)結(jié)束
ADC_StartCalibration(ADC1);     //開(kāi)啟AD校準(zhǔn)
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));     //等待校準(zhǔn)結(jié)束


typedef struct
{   
uint32_t ADC_Mode;//ADC模式：配置ADC_CR1寄存器的位[19:16]  ：DUALMODE[3:0]位   
FunctionalState ADC_ScanConvMode; //是否使用掃描模式。ADC_CR1位8：SCAN位   
FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; //單次轉(zhuǎn)換OR連續(xù)轉(zhuǎn)換：ADC_CR2的位1：CONT   uint32_t ADC_ExternalTrigConv;  //觸發(fā)方式：ADC_CR2的位[19:17] ：EXTSEL[2:0]                   
uint32_t ADC_DataAlign;   //對(duì)齊方式：左對(duì)齊還是右對(duì)齊：ADC_CR2的位11：ALIGN           
uint8_t ADC_NbrOfChannel;//規(guī)則通道序列長(zhǎng)度：ADC_SQR1的位[23:20]： L[3:0]        
}ADC_InitTypeDef;
例：
void ADC_Init(ADC_TypeDef*ADCx,ADC_InitTypeDef*ADC_InitStruct)
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //獨(dú)立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //不開(kāi)啟掃描
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //單次轉(zhuǎn)換模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //觸發(fā)軟件
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC數(shù)據(jù)右對(duì)齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //順序進(jìn)行規(guī)則轉(zhuǎn)換的ADC通道的數(shù)目


ADC使能函數(shù)ADC_Cmd()
例如：ADC_Cmd(ADC1，ENABLE)；//使能指定的ADC1
ADC使能軟件轉(zhuǎn)換函數(shù)ADC void ADC_SoftwareStartConvCmd();
例如：ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//使能ADC1的軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)
ADC規(guī)則通道配置函數(shù)voidADC_RegularChannelConfig()
例如：ADC_RegularChannelConfig(ADC1，ADC_Channel_1,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);//在ADC1的通道1，規(guī)則序列中的第1個(gè)轉(zhuǎn)換，采樣時(shí)間。ADC_RegularChannelConfig（用哪個(gè)ADC，哪個(gè)通道, 通道在規(guī)則序列中的序號(hào), 采樣時(shí)間);
ADC獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果函數(shù)ADC_GetConversionValue();如ADC_GetConversionValue(ADC1)；//獲取ADC1轉(zhuǎn)換結(jié)果


實(shí)驗(yàn)一：ADC1的通道1（PA1）進(jìn)行單次轉(zhuǎn)換
目的：使用庫(kù)函數(shù)的函數(shù)來(lái)設(shè)定使用ADC1的通道1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
ADC的配置過(guò)程如下：
①開(kāi)啟PA口時(shí)鐘和ADC1時(shí)鐘，設(shè)置PA1為模擬輸入。     
GPIO_Init();            
APB2PeriphClockCmd();
② 復(fù)位ADC1，同時(shí)設(shè)置ADC1分頻因子。      
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);      
ADC_DeInit(ADC1);
③ 初始化ADC1參數(shù)，設(shè)置ADC1的工作模式以及規(guī)則序列的相關(guān)信息。     
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)；
④ 使能ADC并校準(zhǔn)。         
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //ADC使能函數(shù)
校準(zhǔn)使用校準(zhǔn)函數(shù)
⑤ 配置規(guī)則通道參數(shù)：      
ADC_RegularChannelConfig();
ADC1的通道1的配置方法：ADC_RegularChannelConfig(ADC1，ADC_Channel_1,1,ADC_SampleTime_239Cycles5)
⑥開(kāi)啟軟件轉(zhuǎn)換：
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1);
⑦等待轉(zhuǎn)換完成，讀取ADC值。   
ADC_GetConversionValue(ADC1);//獲取ADC1的轉(zhuǎn)換結(jié)果
將上面七個(gè)步驟的功能代碼寫(xiě)在兩個(gè)函數(shù)中即可實(shí)現(xiàn)功能，分別是函數(shù)void Adc_Init(void);和函數(shù)u16  Get_Adc(u8 ch);
將上面步驟一到步驟四的程序功能代碼寫(xiě)在void Adc_Init(void);函數(shù)中。
獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果即將實(shí)現(xiàn)步驟五到步驟七的功能代碼寫(xiě)在u16  Get_Adc(u8 ch);函數(shù)中
多次調(diào)用u16  Get_Adc(u8 ch)函數(shù)讀取ADC1的轉(zhuǎn)換結(jié)果，再求平均值，將功能代碼寫(xiě)在u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)函數(shù)中


STM32實(shí)現(xiàn)對(duì)12V電壓的檢測(cè)
我們現(xiàn)在需要用STM32對(duì)12V電壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷其是否正確上電。我打算利用STM32的ADC功能，但12V超過(guò)了STM32能承受的范圍，我們可以用電阻簡(jiǎn)單分壓成3.3V，然后用STM32的ADC引腳直接采樣，判斷。不要讓ADC腳接到5V以上的的電壓，會(huì)燒壞引腳。


作者: OUFUJIE    時(shí)間: 2020-7-2 15:57
如果要采樣5---100V的電壓信號(hào)用內(nèi)部ADC，分壓需求豈不是很大？有沒(méi)有好一點(diǎn)的解決思路樓主
作者: shijimiaopu    時(shí)間: 2020-7-15 10:15
有沒(méi)有例程可以跑一下？



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