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[经验] STM32之ADC
2015-2-12 14:51:09  27292 51单片机 stm32开发板 stm32
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STM32的ADC模块,请允许我用如此通俗的语言:普通话  来介绍STM32ADC模块的特色

      1、1MHz转换速率、12位转换结果(12位、记住这个12位哈、因为2^12=4096 ,也请记住4096哈)

           STM32F103系列:在56MHz时转换时间为:1μs

                                    在72MHz时转换时间为:1.17μs

      2、转换范围:0~3.6V  (3.6v---->当你需要将采集的数据用电压来显示的话:设你采集的数据为:x[0~4095],此时的计算公式就为:(x / 4096) * 3.6))

      3、ADC供电要求:2.4V~3.6 V(可千万别接到 5V 的石榴裙子底下呀)

      4、ADC输入范围:VREF-≤ VIN ≤VREF+ (VREF+和VREF-只有LQFP100封装才有)

      5、双重模式(带2个ADC的设备): 8种转换模式

      6、最多有18个通道:16个外部通道

                                   2个内部通道:连接到温度传感器和内部参考电压(VREFINT = 1.2V)

      ......(略,请看参考手册哈,由于篇幅,就不过多的列出来了、、说到略、让我想起了月光宝盒诸葛亮的:略懂略懂、、其实我也是略懂略懂而已、、)

      12、DMA功能(仅ADC1有)

      本博客里,由于篇幅、所以就以独立模式下的单次转换为例哈、打开参考手册可以看到这段话:

       单次转换模式下,ADC只执行一次转换。

       该模式既可通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位(只适用于规则通道)启动也可通过外部触发启动(适用于规则通道或注入通道),这时CONT位为0。

       一旦选择通道的转换完成:

       ● 如果一个规则通道被转换: ─ 转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中 ─ EOC(转换结束)标志被设置 ─ 如果设置了EOCIE,则产生中断。

       ● 如果一个注入通道被转换: ─ 转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中 ─ JEOC(注入转换结束)标志被设置 ─ 如果设置了JEOCIE位,则产生中断。

       然后ADC停止。

       081355576677251.png 此图形象的表明了其背后那不为人知的秘密转换关系。。虽然单凭看文字就能想象出来、但是、有图片是不是更加形象呢???


     对于以上的寄存器、在此我稍微提提:免得寄存器大神们产生怨气:好不容易等到你讲我老大ADC,却不把我这些背后的勤劳者给导出来

     好了,那就恕小弟容禀:

     1、ADC状态寄存器(ADC_SR)

      081358276205063.png


    2、ADC控制寄存器1(ADC_CR1)

081417529794688.png

    3、ADC控制寄存器2(ADC_CR2)

       EXTSEL[2:0]:选择启动规则通道组转换的外部事件 (External event select for regular group)

       ALIGN:数据对齐 (Data alignment)

       RSTCAL:复位校准 (Reset calibration)

       CAL:A/D校准 (A/D Calibration)

       CONT:连续转换 (Continuous conversion)

       ADON:开/关A/D转换器 (A/D converter ON / OFF)

    4、ADC采样时间寄存器1(ADC_SMPR1)

       SMPx[2:0]:选择通道x的采样时间 (Channel x Sample time selection)

    5、ADC规则序列寄存器1(ADC_SQR1)

       L[3:0]:规则通道序列长度 (Regular channel sequence length)

       SQ1[4:0]:规则序列中的第1个转换 (1st conversion in regular sequence)(ADC规则序列寄存器3(ADC_SQR3))

    6、ADC规则数据寄存器(ADC_DR)   

    DATA[15:0]:规则转换的数据 (Regular data)

(由于寄存器过于多,我们就不在这一一列举了哈、、因为我主要是用库,所以寄存器相关的位都不具体介绍了哈、请大家参照中文手册)

   在这里,向大家介绍下:数据对齐:

                                              ALIGN位用于设置对齐方式:右或左;

                                              对于注入通道,转换结果是减去偏移量的值,可以为一个负数,在右对齐时扩展位位符号位。

081423262923349.png

    那我们现在要怎么来实现呢??这个问题、相信大家在看了那么多的寄存器之后急迫想要知道的吧、、前面的只是个热身、、接下来步骤如下:

    1、开启ADC1的时钟,由于ADC1是在PA1上,所以同时也要打开PA的时钟,并进行相关的配置、对于这个配置,要把PA1设置成模拟输入,为什么呢??大家打开中文参考手册可以看到

    081429420889258.png 啊哈、、这下子清楚了吧、

   2、复位ADC1,(本人觉得没必要、为什么,待会我会跟你说,留下悬念先),设置ADC1的分频因子,(记住,这里的ADC的时钟不能超过14MHZ),而且其采样周期长点会好点,

        ADCCLK---最快可达14MHz, 时钟来自经过分频器的PCLK2(2、4、6、8分频)

        整个转换时间 = 采样时间 + 12.5个周期(固定时间)

       在14MHz和采样时间位1.5周期时  转换时间:1μs (14个周期 cycles)

当ADCCLK=14MHz和1.5周期的采样时间:

        TCONV = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 14×(1 / (14 × 1000000)) = 1μs

       其采样周期一览表:

081516399328925.png


    涉及到采样周期、这里来看看转换序列:

    最多达16个转换通道且可以采样不同的顺序排列,不同的采样时间和过采样的可能性。

例如:- 转换通道:1、2、8、4、7、3、11
                            - 不同的采样时间;
                            - Oversampling of channel 7。

081500144321250.png


3、初始化ADC1的参数、设置ADC1的工作模式和规则序列的相关信息;

       大家通过打开"stm32f10.adc.h"可以看到:

  1. <font color="rgb(64, 50, 38)"><font face="verdana,"><i>typedef struct
  2. {
  3.   uint32_t ADC_Mode;                      //设置ADC模式-->独立模式
  4.   FunctionalState ADC_ScanConvMode;       //设置是否开启扫描模式 --->否
  5.   FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; //设置是否开启连续转换模式 ---->否
  6.   uint32_t ADC_ExternalTrigConv;          //设置启动规则转换组转换模式---->软件触发              
  7.   uint32_t ADC_DataAlign;                 //设置数据对齐方式----->右对齐
  8.   uint8_t ADC_NbrOfChannel;               //设置规则序列的长度---->顺序进行规则转换的ADC通道数目1
  9. }ADC_InitTypeDef;</i></font></font>
复制代码

  4、使能ADC并校准

注:在设置完了以上信息后,使能AD转换器,执行复位校准和AD校准(这两步校准一定要,否则数据将不准)

还有记住,每次进行校准之后都要等待校准结束,但是通过什么方式知道校准结束呢?

这里是通过获取校准状态来判断是否校准结束,相关的库函数请看代码

      分别的库函数请看待会的代码。(请用比较老外的方式去看,也就是用英语啦,为什么呢?请看下文)

     5、读取AD的值

    当然,这里说读取AD值并不是那么的简单,以上我们只是准备好了AD,还没有设置相关的规则序列通道,采样顺序,以及采样周期,设置完之后启动AD转换就行了、然后才直接读取哈、、


      相关的库函数请看代码、

  1. <font color="rgb(64, 50, 38)"><font face="verdana,">void Adc_Init(void)
  2. {

  3.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  4.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  5.    /* Enable ADC1 and GPIOA clock */
  6.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

  7.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//12MHZ
  8.    
  9.   /* Configure PA.1 (ADC Channel) as analog input -------------------------*/
  10.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  11.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
  12.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  13.    
  14.     //ADC_DeInit(ADC1);//在这里复位被我注释掉了、至于为什么,我待会会说
  15.    
  16.       /* ADC1 configuration ------------------------------------------------------*/
  17.   ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//这里对应上面所讲的配置,在这里就不给出注释了
  18.   ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  19.   ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
  20.   ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
  21.   ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  22.   ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
  23.   ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
  24.    
  25.     /* Enable ADC1 *///知道我为啥要在上面提醒大家要用老外的方式来看了吧、因为这里的注释都是用英文的
  26.   //请不要以为我装逼,我这样做是有原因的、、原因我待会会说、你也会明白我最初的标题为何那样写

  27.   ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

  28.   /* Enable ADC1 reset calibration register */   
  29.   ADC_ResetCalibration(ADC1);
  30.   /* Check the end of ADC1 reset calibration register */
  31.   while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

  32.   /* Start ADC1 calibration */
  33.   ADC_StartCalibration(ADC1);
  34.   /* Check the end of ADC1 calibration */
  35.   while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
  36. }</font></font>
复制代码

  1. u16 Get_val(u8 ch)
  2. {
  3.     u16 DataValue; //又是英文注释、、啊哈   
  4. /* ADC1 regular channel14 configuration */
  5.   ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
  6.    
  7.     /* Start ADC1 Software Conversion */
  8.   ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
  9.    
  10.     /* Test IF the ADC1 EOC flag is set or not */
  11.    
  12.     while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));

  13.     //FlagStatus Status;
  14.     //Status = ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC);
  15.     //while(!Status);---->这样做实现不了、请注意
  16. /*Returns the ADC1 Master data value of the last converted channel*/
  17. DataValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);
  18. return DataValue;
  19. }

  20. u16 ADC_Get_aveg(u8 ch,u8 n)
  21. {
  22. u32 ad_sum = 0;
  23. u8 i;
  24. for(i=0;i<n;i++)
  25. {
  26. ad_sum += Get_val(ch);
  27. delay_ms(5);
  28. }
  29. return (ad_sum / n);
  30. }

  31. adcx=ADC_Get_aveg(ADC_Channel_1,10);//获取AD数值(0~4095)

  32. temp=(float)adcx*(3.3/4096);//获取相应的电压值
复制代码

  到了这一步,我们已经完成了AD采集数据的任务、接下来,有人可能有时候会觉得很纳闷,为什么有些人知道要完成特定的功能,它的步骤是怎么样的、为什么我就不知道??这个问题嘛、、接下来我讲的希望能稍微帮你,也希望你能好好的借鉴、

     步骤小技巧:其实也没啥的、大家知道下载库的文件的时候,里面都有包含每个模块的例子和一个模版、拿ADC这个模块来举例:

    081504352608901.png

点击main.c可以看到神奇的一幕:

081506266671369.png

   大家仔细看看,可以发现在官方给的历程中的步骤里并没有复位ADC的函数,个人觉得所以没有必要去复位当然复位也不是什么坏事哈、看你个人、、看到这、应该明白了我前面的说法了吧、还有、大家应该也注意到了、都是英文的注释、、所以看到这大家也清楚了,前面不是我装逼、、所以呢、其实英语对于我们来说还是很重要的、、那有人问,时钟的分频因子呢?怎么没有设置??不急哈、、请看:

对于分频因子的设置,也在这个函数里:而这个RCC_Configuration()在最开始已经使用 了、、


  所以大家要好好利用官方给的历程、说到这、你猜我词穷了吗?


11
2015-2-12 14:51:09   评论 分享淘帖
24 个讨论
全面细致,深入剖析
2015-2-12 21:02:52 评论

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很好的学习资料 感谢分享
2015-4-2 16:59:38 评论

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我也是搞电子的,学习了,谢谢,可以加你吗?告诉我QQ
2015-4-26 23:17:00 评论

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全面细致,深入剖析
2015-5-4 15:17:54 评论

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解释详细,楼主辛苦,学习了
2015-5-4 23:22:31 评论

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很好的资料,以前ADC还有不明白的地方,这下有点懂了,感谢楼主。
2015-5-5 12:33:10 评论

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感谢 楼主 分享!!!!!!!!!!!!!
2015-5-5 15:29:48 评论

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多谢楼主的分享
2015-5-17 20:15:51 评论

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很好的学习资料多谢楼主的分享
2015-7-13 21:46:50 评论

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不错,多谢,最好也写一下多路采集
2015-12-15 15:54:19 评论

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谢谢分享谢谢分享谢谢分享谢谢分享
2015-12-17 13:01:48 评论

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t666666666666666666666
2016-5-3 22:22:40 评论

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全面细致,深入剖析,非常有用
2016-6-14 10:58:36 评论

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非常好 受用了 非常感谢  
2016-6-14 15:23:36 评论

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ADI版本的Multisim
2016-9-19 19:13:46 评论

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很好,学习~!!!!!!!!!!!
不错啊,不错啊,不错啊,不错啊,不错啊,不错啊,
2016-9-19 23:02:53 评论

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很想学习软件,STM32系列AD转换的精度???
2016-9-23 08:41:28 评论

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多谢分析
2016-10-6 17:24:45 评论

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