【STM32学习】——ADC模数转换器

如题所述

推荐答案 2024-04-08

探索STM32世界：深入理解12位逐次逼近ADC的奥秘

STM32的ADC模块是数据采集的得力助手，12位精度、1us转换速度，16/2路信号源的选择赋予了它广泛的应用潜力。它分为规则组和注入组，规则组支持16通道同步转换，配合DMA可以实现高效数据处理。以STM32F103C8T6为例，它配备了两个独立的ADC模块——ADC1和ADC2，共10个输入通道。

让我们聚焦于STM32的外挂逐次逼近ADC，它拥有8路输入通道，通过逐次逼近算法，精确地比较模拟电压与DAC输出，最终输出编码数据。这个过程由EOC（转换结束）信号、START和CLOCK信号协同控制，VREF+和VREF-则作为参考电压，定义了ADC的输入电压范围。

输入通道不仅包括ADC1的16/17通道，还有ADC2和ADC3的GPIO引脚，灵活的转换模式包括单次、连续扫描和非扫描。在单次转换模式下，用户可以选择特定通道进行精确测量。而在连续转换模式中，无需手动触发，通过序列1自动切换通道，适合连续监测。

触发控制是ADC操作的关键，支持定时器、GPIO引脚和软件触发，只需通过寄存器配置即可实现。数据对齐方面，12位ADC需要16位寄存器，通常以右对齐为主，但也可通过调整对齐方式提升精度。

STM32的ADC确保了采样保持以保证测量精度，采样时间可根据需求调整，量化编码过程在12.5个周期内完成。内置的自校准功能可以有效减少精度误差，建议在系统启动后进行校准。

在硬件电路设计时，如要连接电位器和传感器，需注意电阻选择和电路连接，确保信号质量。例如，通过电阻PA2输入点，可以将0-5V电压调整至0-3.3V，如VIN/50K电阻分压后再通过33K电阻放大。

实战案例一：简化版ADC单通道配置

void AD_Init() {
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
... // GPIO配置为模拟输入
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampleTime_55Cycles5;
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime);
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
}

在多通道应用中，连续转换模式可以简化为：

AD_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // 移至初始化函数

通过四个通道（如PA0电位器和PA1-PA3传感器）进行测量，采用AD_GetValue函数获取每个通道的值，代码示例如下：

uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel) {
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime);
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

在main.c中，实时更新显示四个通道的数据：

```c
#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"

uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3;

int main(void){
OLED_Init();
AD_Init();
OLED_ShowString(1,1,"AD0:"); OLED_ShowString(2,1,"AD1:"); OLED_ShowString(3,1,"AD2:"); OLED_ShowString(4,1,"AD3:");
while(1){
AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0); AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1); AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2); AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3);
OLED_ShowNum(1,5,AD0,4); OLED_ShowNum(2,5,AD1,4); OLED_ShowNum(3,5,AD2,4); OLED_ShowNum(4,5,AD3,4);
Delay_ms(100);
}
}

总结

在STM32 ADC的学习之旅中，坚持不懈的探索和实践是关键。通过了解其工作原理和配置，我们可以将它巧妙地融入到各种项目中，提升数据采集的精确性和效率。继续关注，解锁更多STM32的精彩内容，下期再见！