yuzhongzhen 发表于 2018-3-29 10:49:09

STM32——ADC

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STM32——ADC
宗旨:技术的学习是有限的,分享的精神是无限的。

一、ADC指标      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 / 低阈值。对于 ADC 来说,我们最关注的就是它的分辨率、转换时间、ADC 类型、参考电压范围:(1)分辨率:12 位分辨率。不能直接测量负电压,所以没有符号位,即其最小量化单位 LSB= Vref+ / 212。(2)转换时间:转换时间是可编程的。采样一次至少要用 14 个 ADC 时钟周期,而 ADC 的时钟频率最高为 14MHz,也就是说,它的采样时间最短为 1us。足以胜任中、低频数字示波器的采样工作。(3)ADC类型:STM32 的是逐次比较型 ADC。(4)参考电压https://img-blog.csdn.net/20160331112939403      STM32的 ADC 是不能直接测量负电压的,而且其输入的电压信号的范围为 :V REF- ≤ V IN ≤ V REF+。当需要测量负电压或测量的电压信号超出范围时,要先经过运算电路进行平移或利用电阻分压。
二、ADC工作过程https://img-blog.csdn.net/20160331112955747      输入信号经过这些通道被送到 ADC 部件,ADC 部件需要受到触发信号才开始进行转换,如 EXTI 外部触发、定时器触发,也可以使用软件触发。ADC 部件接收到触发信号之后,在 ADCCLK 时钟的驱动下对输入通道的信号进行采样,并进行模数转换,其中ADCCLK 是来自 ADC 预分频器的。      ADC 部件转换后的数值被保存到一个 16 位的规则通道数据寄存器(或注入通道数据寄存器)之中,我们可以通过 CPU 指令或 DMA 把它读取到内存(变量)。模数转换之后,可以触发 DMA 请求或者触发 ADC 的转换结束事件。如果配置了模拟看门狗,并且采集得的电压大于阈值,会触发看门狗中断。
三、ADC采集数据【DMA模式】      在 STM32 中,使用 ADC 时往往采用 DMA 传输方式,由 DMA 把 ADC 外设转换的数据传输到 SRAM,再进行处理,甚至直接把 ADC 的数据转移到串口发送给上位机。【中断效率还是不够】1、配置GPIO端口      配置完成 ADC 及 DMA 后,ADC 就不停地采集数据,而 DMA自动地把 ADC 采集的数据转移至内存中的变量 ADC_ConvertedValue 中,所以在 main 函数的 while 循环中使用的 ADC_ConvertedValue都是实时值。
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[*]/*
[*]使能 DMA 时钟、GPIO 时钟及 ADC1 时钟。然后把 ADC1 的通道 11 使用的 GPIO 引脚 PC1 配置成模拟输入模式,在作为 ADC 的
[*]输入时,必须使用模拟输入。每个 ADC 通道都对应一个 GPIO 引脚端口,GPIO 的引脚在设置为模拟输入模式后可用于模拟电压的输入。
[*]*/
[*]static void ADC1_GPIO_Config(void)
[*]{
[*]GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
[*]
[*]RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); /* 使能DMA时钟 */
[*]RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); /* 使能ADC和GPIOC时钟 */
[*]
[*]/* 配置PC1位模拟输入,输入模式不用设置速率 */
[*]GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
[*]GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
[*]GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
[*]}


https://img-blog.csdn.net/20160331112951856
2、配置DMA和ADC模式
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[*]typedef enum {DISABLE = 0, ENABLE = !DISABLE} FunctionalState;
[*]
[*]typedef struct
[*]{
[*]uint32_t ADC_Mode;
[*]FunctionalState ADC_ScanConvMode;
[*]FunctionalState ADC_ContinuousConvMode;
[*]uint32_t ADC_ExternalTrigConv;
[*]uint32_t ADC_DataAlign;
[*]uint8_t ADC_NbrOfChannel;
[*]} ADC_InitTypeDef;


(1)ADC_Mode:用于测量电阻分压后的电压值,要求不高,只使用一个 ADC 就可以满足要求了,所以本成员被赋值为 ADC_Mode_Independent (独立模式)。(2)ADC_ScanConvMode:当有多个通道需要采集信号时,可以把 ADC 配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换,即轮流采集各通道的值。(3)ADC_ContinuousConvMode:连续转换模式,此模式与单次转换模式相反,单次转换模式 ADC 只采集一次数据就停止转换。而连续转换模式则在上一次 ADC 转换完成后,立即开启下一次转换。(4)ADC_ExternalTrigConv:ADC 需要在接收到触发信号后才开始进行模数转换,如外部中断触发(EXTI 线)、定时器触发,这两个为外部触发信号,如果不使用外部触发信号可以使用软件控制触发 。(5)ADC_DataAlign:数据对齐方式。(6)ADC_NbrOfChannel:这个成员保存了要进行 ADC 数据转换的通道数,可以为1 ~ 16 个。      填充完结构体,就可以调用外设初始化函数进行初始化了,ADC 的初始化使用ADC_Init() 函数,初始化完成后别忘记调用 ADC_Cmd() 函数来使能 ADC 外设,用ADC_DMACmd() 函数来使能 ADC 的 DMA 接口。
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[*]/*
[*]ADC 的 DMA 配 置 部 分 与 串 口 DMA 配 置 部 分 类 似, 它 的 DMA 整 体 上 被 配置 为 : 使 用 DMA1 的 通 道 1 , 数 据 从 ADC 外 设 的 数 据 寄 存 器
[*](ADC1_DR_Address) 转 移 到 内 存(ADC_ConvertedValue 变量),内存、外设地址都固定,每次传输的数据大小为半字(16 位),使用 DMA 循环传输模式。
[*]*/
[*]static void ADC1_Mode_Config(void)
[*]{
[*]DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
[*]ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
[*]
[*]DMA_DeInit(DMA1_Channel1); /* DMA通道1 */
[*]
[*]DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //ADC 地址
[*]DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue; //内存地址
[*]DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
[*]DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1;
[*]DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址固定
[*]DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //内存地址固定
[*]
[*]DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //半字
[*]DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
[*]DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循环传输
[*]DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
[*]DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
[*]DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
[*]
[*]DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); /* 使能DMA通道1 */
[*]
[*]ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //独立 ADC 模式
[*]ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE ; //禁止扫描模式,扫描模式用于多通道采集
[*]ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //开启连续转换模式,即不停地进行 ADC 转换
[*]ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //不使用外部触发转换
[*]ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //采集数据右对齐
[*]ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //要转换的通道数目 1
[*]ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
[*]
[*]RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);/*配置 ADC 时钟,为 PCLK2 的 8 分频,即 9MHz*/
[*]ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 1,ADC_SampleTime_55Cycles5);/*配置 ADC1 的通道 11 为 55. 5 个采样周期,序列为 1 */
[*]
[*]ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); /* 使能ADC1 */
[*]ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
[*]
[*]ADC_ResetCalibration(ADC1);/*复位校准寄存器 */
[*]while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));/*等待校准寄存器复位完成 */
[*]
[*]ADC_StartCalibration(ADC1);/* ADC 校准 */
[*]while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));/* 等待校准完成*/
[*]
[*]ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);/*由于没有采用外部触发,所以使用软件触发 ADC 转换*/
[*]}


3、ADC转换时间https://img-blog.csdn.net/20160331112959309
       PCLK2 的常用时钟频率为 72 MHz,而 ADCCLK 必须低于 14 MHz,所以在这个情况下,ADCCLK 最 高 频 率 为 PCLK2 的 8 分 频, 即 ADCCLK=9 MHz。 若 希 望 使 ADC以 最 高 频 率 14 MHz 运行,可以把 PCLK2配置为 56 MHz,然后再 4 分频得到ADCCLK。       ADC 的转换时间不仅与 ADC 的时钟有关,还与采样周期相关。每个不同的 ADC 通道都可以设置为不同的采样周期。4、ADC自校准       开始 ADC 转换之前,需要启动 ADC 的自校准。ADC 有一个内置自校准模式,校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。在校准期间,在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值),这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差。5、计算电压值      实际电压值 = ADC转换值 ×LSB;STM32 的 ADC 的精度为 12 位,而中 V REF+ 接的参考电压值为 3.3V ,所以 LSB =3.3/212 。----------------------------------华丽的分界线-----------------------------北京万邦易嵌科技有限公司:专业提供单片机、M3/M4、linux、Android、QT技术服务、技术培训。详细咨询请加QQ:715493858
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