分类: 嵌入式
2014-02-10 16:23:05
STM32 ADC 简介
STM32 拥有 1~3 个 ADC (STM32F101/102 系列只有 1 个 ADC) ,这些 ADC 可以独立使用,也可以使用双重模式(提高采样率)。STM32 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有 18 个通道,可测量 16 个外部和 2 个内部信号源。各通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。 模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。
STM32F103 系列最少都拥有 2 个 ADC,我们选择的 STM32F103ZET 包含有 3 个 ADC。STM32 的 ADC 最大的转换速率为 1Mhz,也就是转换时间为 1us (在 ADCCLK=14M,采样周期为 1.5 个 ADC 时钟下得到),不要让 ADC 的时钟超过 14M,否则将导致结果准确度下降。
STM32 将 ADC 的转换分为 2 个通道组:规则通道组和注入通道组。规则通道相当于你正常运行的程序,而注入通道呢,就相当于中断。在你程序正常执行的时候,中断是可以打断你的执行的。同这个类似,注入通道的转换可以打断规则通道的转换, 在注入通道被转换完成之后,规则通道才得以继续转换。
STM32 的单次转换模式下的相关设置,使用库函数的函数来设定使用 ADC1 的通道 1 进行 AD 转换。这里需要说明一下,使用到的库函数分布在 stm32f10x_adc.c 文件和 stm32f10x_adc.h 文件中。其详细设置步骤:
1)开启 PA 口时钟和 ADC1 时钟,设置 PA1 为模拟输入。
STM32F103ZET6 的 ADC 通道 1 在 PA1 上,所以,我们先要使能 PORTA 的时钟和 ADC1时钟,然后设置 PA1 为模拟输入。使能 GPIOA 和 ADC 时钟用 RCC_APB2PeriphClockCmd 函数,设置 PA1 的输入方式,使用 GPIO_Init 函数即可。
2)复位 ADC1,同时设置 ADC1 分频因子。
开启 ADC1 时钟之后,我们要复位 ADC1, 将 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值之后我们就可以通过 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。 这个我们设置分频因子位 6,时钟为 72/6=12MHz,库函数的实现方法是:
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
ADC 时钟复位的方法是:
ADC_DeInit(ADC1);
3)初始化 ADC1 参数,设置 ADC1 的工作模式以及规则序列的相关信息。
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。 同时,我们还要设置 ADC1 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。这些在库函数中是通过函数 ADC_Init 实现的,下面我们看看其定义:
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
从函数定义可以看出,第一个参数是指定 ADC 号。这里我们来看看第二个参数,跟其他外设初始化一样,同样是通过设置结构体成员变量的值来设定参数。
typedef struct
{
uint32_t ADC_Mode; //设置 ADC 的模式 独立模式,注入同步模式
FunctionalState ADC_ScanConvMode; //设置是否开启扫描模式
FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; //设置是否开启连续转换模式
uint32_t ADC_ExternalTrigConv; //设置启动规则转换组转换的外部事件
uint32_t ADC_DataAlign; //设置 ADC 数据对齐方式是左对齐还是右对齐
uint8_t ADC_NbrOfChannel; //设置规则序列的长度
}ADC_InitTypeDef;
初始化范例:
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC 工作模式:独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //AD 单通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //AD 单次转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC 数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //顺序进行规则转换的 ADC 通道的数目 1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 ADCx
5)使能 ADC 并校准。
在设置完了以上信息后,我们就使能 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。
使能指定的 ADC 的方法是:
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的 ADC1
执行复位校准的方法是:
ADC_ResetCalibration(ADC1);
执行 ADC 校准的方法是:
ADC_StartCalibration(ADC1); //开始指定 ADC1 的校准状态
记住,每次进行校准之后要等待校准结束。 这里是通过获取校准状态来判断是否校准是否结束。下面我们一一列出复位校准和 AD 校准的等待结束方法:
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校 AD 准结束
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 1 里面的通道,采样顺序,以及通道的采样周期,然后启动 ADC 转换。在转换结束后,读取 ADC 转换结果值就是了。这里设置规则序列通道以及采样周期的函数是:
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel,uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
我们这里是规则序列中的第 1 个转换,同时采样周期为 239.5,所以设置为:
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );
软件开启 ADC 转换的方法是:
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的 ADC1 的软件转换
启动功能开启转换之后,就可以获取转换 ADC 转换结果数据,方法是:
ADC_GetConversionValue(ADC1);
同时在 AD 转换中,我们还要根据状态寄存器的标志位来获取 AD 转换的各个状态信息。库函数获取 AD 转换的状态信息的函数是:
FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
比如我们要判断 ADC1d 的转换是否结束,方法是:
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
通过以上几个步骤的设置,我们就能正常的使用 STM32 的 ADC1 来执行 AD 转换操作了。
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