STM32 ADC

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。

/** 初始化ADC
 * 这里我们仅以规则通道为例
 * 我们默认将开启通道0~3
 */
void Adc_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1    , ENABLE );     //使能ADC1通道时钟
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

    //PA1 作为模拟通道输入引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        //模拟输入引脚
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    ADC_DeInit(ADC1); //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;    //模数转换工作在单通道模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;    //模数转换工作在单次转换模式
    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
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);    //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);    //使能指定的ADC1
    ADC_ResetCalibration(ADC1);    //使能复位校准

    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    //等待复位校准结束

    ADC_StartCalibration(ADC1);     //开启AD校准

    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));     //等待校准结束

}


//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
      //设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );    //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);        //使能指定的ADC1的软件转换启动功能

    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束

    return ADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}



u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
    u32 temp_val=0;
    u8 t;
    for(t=0;t<times;t++)
    {
        temp_val+=Get_Adc(ch);
        delay_ms(5);
    }
    return temp_val/times;
}