STM32开发板上外设的功能框图包括哪几部分

　　一.ADC简介
　　STM32f103系列有3个ADC，精度为12位，每个ADC最多有16个外部通道。其中ADC1和ADC2都有16个外部通道，ADC3一般有8个外部通道，各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断执行，ADC转换的结果可以左对齐或右对齐储存在16位数据寄存器中。ADC的输入时钟不得超过14MHz，其时钟频率由PCLK2分频产生。
　　二.ADC功能框图讲解
　　学习STM32开发板上的外设时首先要了解其外设的功能框图，如下：
　　
　　功能框图可以大体分为7部分，下面一一讲解：
　　1.电压输入范围
　　ADC所能测量的电压范围就是VREF- ≤ VIN ≤ VREF+，把 VSSA 和 VREF-接地，把 VREF+和 VDDA 接 3V3，得到ADC 的输入电压范围为： 0~3.3V。
　　2.输入通道
　　ADC的信号输入就是通过通道来实现的，信号通过通道输入到单片机中，单片机经过转换后，将模拟信号输出为数字信号。STM32中的ADC有着18个通道，其中外部的16个通道已经在框图中标出，如下：
　　
　　这16个通道对应着不同的IO口，此外ADC1/2/3 还有内部通道： ADC1 的通道 16 连接到了芯片内部的温度传感器， Vrefint 连接到了通道 17。 ADC2 的模拟通道 16 和 17 连接到了内部的 VSS。
　　ADC的全部通道如示：
　　
　　外部的16个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路（注入通道貌似使用不多），下面简单介绍一下俩种通道：
　　规则通道
　　规则通道顾名思义就是，最平常的通道、也是最常用的通道，平时的ADC转换都是用规则通道实现的。
　　注入通道
　　注入通道是相对于规则通道的，注入通道可以在规则通道转换时，强行插入转换，相当于一个“中断通道”吧。当有注入通道需要转换时，规则通道的转换会停止，优先执行注入通道的转换，当注入通道的转换执行完毕后，再回到之前规则通道进行转换。
　　3.转换顺序
　　知道了ADC的转换通道后，如果ADC只使用一个通道来转换，那就很简单，但如果是使用多个通道进行转换就涉及到一个先后顺序了，毕竟规则转换通道只有一个数据寄存器。多个通道的使用顺序分为俩种情况：规则通道的转换顺序和注入通道的转换顺序。
　　规则通道转换顺序
　　规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器。SQR寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQx中写入相应的通道，这个通道就是第x个转换。具体的对应关系如下：
　　
　　通过SQR1寄存器就能了解其转换顺序在寄存器上的实现了：
　　
　　注入通道转换顺序
　　和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个JSQR寄存器来控制，控制关系如下：
　　
　　需要注意的是，只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序执行。当JL《4时，注入通道的转换顺序恰恰相反，也就是执行顺序为：JSQ4、JSQ3、JSQ2、JSQ1。
　　4.触发源
　　ADC转换的输入、通道、转换顺序都已经说明了，但ADC转换是怎么触发的呢？就像通信协议一样，都要规定一个起始信号才能传输信息，ADC也需要一个触发信号来实行模/数转换。
　　其一就是通过直接配置寄存器触发，通过配置控制寄存器CR2的ADON位，写1时开始转换，写0时停止转换。在程序运行过程中只要调用库函数，将CR2寄存器的ADON位置1就可以进行转换，比较好理解。
　　另外，还可以通过内部定时器或者外部IO触发转换，也就是说可以利用内部时钟让ADC进行周期性的转换，也可以利用外部IO使ADC在需要时转换，具体的触发由控制寄存器CR2决定。
　　ADC_CR2寄存器的详情如下：
　　
　　
　　
　　5.转换时间
　　还有一点，就是转换时间的问题，ADC的每一次信号转换都要时间，这个时间就是转换时间，转换时间由输入时钟和采样周期来决定。
　　输入时钟
　　由于ADC在STM32中是挂载在APB2总线上的，所以ADC得时钟是由PCLK2（72MHz）经过分频得到的，分频因子由 RCC 时钟配置寄存器RCC_CFGR 的位 15:14 ADCPRE［1:0］设置，可以是 2/4/6/8 分频，一般配置分频因子为8，即8分频得到ADC的输入时钟频率为9MHz。
　　采样周期
　　采样周期是确立在输入时钟上的，配置采样周期可以确定使用多少个ADC时钟周期来对电压进行采样，采样的周期数可通过 ADC采样时间寄存器 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的 SMP［2:0］位设置，ADC_SMPR2 控制的是通道 0~9， ADC_SMPR1 控制的是通道 10~17。每个通道可以配置不同的采样周期，但最小的采样周期是1.5个周期，也就是说如果想最快时间采样就设置采样周期为1.5.
　　转换时间
　　转换时间=采样时间+12.5个周期
　　12.5个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M，采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us。
　　6.数据寄存器
　　转换完成后的数据就存放在数据寄存器中，但数据的存放也分为规则通道转换数据和注入通道转换数据的。
　　规则数据寄存器
　　规则数据寄存器负责存放规则通道转换的数据，通过32位寄存器ADC_DR来存放。
　　
　　当使用ADC独立模式（也就是只使用一个ADC，可以使用多个通道）时，数据存放在低16位中，当使用ADC多模式时高16位存放ADC2的数据。需要注意的是ADC转换的精度是12位，而寄存器中有16个位来存放数据，所以要规定数据存放是左对齐还是右对齐。
　　当使用多个通道转换数据时，会产生多个转换数据，然鹅数据寄存器只有一个，多个数据存放在一个寄存器中会覆盖数据导致ADC转换错误，所以我们经常在一个通道转换完成之后就立刻将数据取出来，方便下一个数据存放。一般开启DMA模式将转换的数据，传输在一个数组中，程序对数组读操作就可以得到转换的结果。
　　DMA的使用之前在一篇博客中介绍过：DMA介绍
　　注入数据寄存器
　　注入通道转换的数据寄存器有4个，由于注入通道最多有4个，所以注入通道转换的数据都有固定的存放位置，不会跟规则寄存器那样产生数据覆盖的问题。 ADC_JDRx 是 32 位的，低 16 位有效，高 16 位保留，数据同样分为左对齐和右对齐，具体是以哪一种方式存放，由ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 设置。
　　
　　7.中断
　　
　　从框图中可以知道数据转换完成之后可以产生中断，有三种情况：
　　规则通道转换完成中断
　　规则通道数据转换完成之后，可以产生一个中断，可以在中断函数中读取规则数据寄存器的值。这也是单通道时读取数据的一种方法。
　　注入通道转换完成中断
　　注入通道数据转换完成之后，可以产生一个中断，并且也可以在中断中读取注入数据寄存器的值，达到读取数据的作用。
　　模拟看门狗事件
　　当输入的模拟量（电压）不再阈值范围内就会产生看门狗事件，就是用来监视输入的模拟量是否正常。
　　以上中断的配置都由ADC_SR寄存器决定：
　　
　　当然，在转换完成之后也可以产生DMA请求，从而将转换好的数据从数据寄存器中读取到内存中。
　　8.电压转换
　　要知道，转换后的数据是一个12位的二进制数，我们需要把这个二进制数代表的模拟量（电压）用数字表示出来。比如测量的电压范围是0~3.3V，转换后的二进制数是x，因为12位ADC在转换时将电压的范围大小（也就是3.3）分为4096（2^12）份，所以转换后的二进制数x代表的真实电压的计算方法就是：
　　y=3.3* x / 4096
　　三。初始化结构体
　　每个外设的核心就是其对应的初始化结构体了，ADC的初始化结构体如下：
　　typedef struct { uint32_t ADC_Mode; // ADC 工作模式选择 FunctionalState ADC_ScanConvMode; // ADC 扫描（多通道）或者单次（单通道）模式选择 FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; // ADC 单次转换或者连续转换选择 uint32_t ADC_ExternalTrigConv; // ADC 转换触发信号选择 uint32_t ADC_DataAlign; // ADC 数据寄存器对齐格式 uint8_t ADC_NbrOfChannel; // ADC 采集通道数 } ADC_InitTypeDef; 通过配置初始化结构体来设置ADC的相关信息。
　　四。单通道电压采集
　　用这个程序来简单熟练一下ADC的单通道电压采集吧，程序使用了ADC1的通道11，对应的IO口是PC^1，因为博主的开发板上PC ^1引脚没有任何复用，使用中断，在中断中读取转换的电压。
　　1.头文件
　　为了提高文件的可移植性，头文件中定义了一些与ADC和中断相关的量，在移植程序的时候只需要修改头文件中的定义即可。
　　#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include “stm32f10x.h”/* 采用ADC1的通道11 引脚为PC^1 模式必须是模拟输入*/#define ADC_GPIO_RCC RCC_APB2Periph_GPIOC#define ADC_GPIO_PORT GPIOC#define ADC_GPIO_PIN GPIO_Pin_1#define ADC_GPIO_MODE GPIO_Mode_AIN /* 配置与中断有关的信息 */#define ADC_IRQn ADC1_2_IRQn#define ADC_RCC RCC_APB2Periph_ADC1/* 配置ADC初始化结构体的宏定义 */#define ADCx ADC1#define ADCx_ContinuousConvMode ENABLE //连续转换模式#define ADCx_DataAlign ADC_DataAlign_Right //转换结果右对齐#define ADCx_ExternalTrigConv ADC_ExternalTrigConv_None //不使用外部触发转换，采用软件触发#define ADCx_Mode ADC_Mode_Independent //只使用一个ADC，独立模式#define ADCx_NbrOfChannel 1 //一个转换通道#define ADCx_ScanConvMode DISABLE //禁止扫描模式，多通道时使用/* 通道信息和采样周期 */#define ADC_Channel ADC_Channel_11#define ADC_SampleTime ADC_SampleTime_55Cycles5/* 函数声明 */void ADC_COnfig（void）;void ADC_NVIC_Config（void）;void ADC_GPIO_Config（void）;void ADCx_Init（void）;#endif /* __ADC_H */
　　2.引脚配置函数
　　首先配置相应的GPIO引脚，毕竟模拟信号是通过GPIO引脚传输到开发板的，注意的是，引脚的模式一定要是模拟输入！
　　void ADC_GPIO_Config（void）{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd（ADC_GPIO_RCC， ENABLE）; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ADC_GPIO_PIN ; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = ADC_GPIO_MODE ; GPIO_Init（ADC_GPIO_PORT ， &GPIO_InitStruct）;}
　　配置引脚就是老套路：声明结构体变量、开启时钟、写入结构体、初始化GPIO
　　3.NVIC配置函数
　　因为我们是在转换完成后利用中断，在中断函数中读取数据，所以要首先配置中断函数的优先级，因为程序中只有这一个中断，所以优先级的配置就比较随意。
　　void ADC_NVIC_Config（void）{ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct ; /* 配置中断优先级分组（设置抢占优先级和子优先级的分配），在函数在misc.c */ NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_1） ; /* 配置初始化结构体 在misc.h中 */ /* 配置中断源 在stm32f10x.h中 */ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = ADC_IRQn ; /* 配置抢占优先级 */ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1 ; /* 配置子优先级 */ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1 ; /* 使能中断通道 */ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE ; /* 调用初始化函数 */ NVIC_Init（&NVIC_InitStruct） ;}
　　4.ADC配置函数
　　ADC的配置函数是ADC的精髓，在这个函数中包含的内容有：ADC的初始化结构体配置、配置了时钟分频、配置了通道转换顺序、打开转换中断、进行校准、软件触发ADC采集等。
　　函数中都有详细的注释：
　　void ADC_COnfig（void）{ ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd（ADC_RCC， ENABLE）; /* 配置初始化结构体，详情见头文件 */ ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ADCx_ContinuousConvMode ; ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADCx_DataAlign ; ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADCx_ExternalTrigConv ; ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADCx_Mode ; ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = ADCx_NbrOfChannel ; ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ADCx_ScanConvMode ; ADC_Init（ADCx， &ADC_InitStruct）; /* 配置ADC时钟为8分频，即9M */ RCC_ADCCLKConfig（RCC_PCLK2_Div8）; /* 配置ADC通道转换顺序和时间 */ ADC_RegularChannelConfig（ADCx， ADC_Channel， 1， ADC_SampleTime ）; /* 配置为转换结束后产生中断 在中断中读取信息 */ ADC_ITConfig（ADCx， ADC_IT_EOC，ENABLE）; /* 开启ADC，进行转换 */ ADC_Cmd（ADCx， ENABLE ）; /* 重置ADC校准 */ ADC_ResetCalibration（ADCx）; /* 等待初始化完成 */ while（ADC_GetResetCalibrationStatus（ ADCx）） /* 开始校准 */ ADC_StartCalibration（ADCx）; /* 等待校准完成 */ while （ADC_GetCalibrationStatus（ADCx））; /* 软件触发ADC转换 */ ADC_SoftwareStartConvCmd（ADCx， ENABLE）; }
　　5.中断函数
　　在中断函数中进行读取数据，将数据存放在变量result中，此处使用关键字extern声明，代表变量result已经在其他文件中定义，关于extern的介绍在之前博客中有extern关键字
　　extern uint16_t resurt;void ADC1_2_IRQHandler（void）{ /* 判断产生中断请求 */ while（ADC_GetITStatus（ADCx， ADC_IT_EOC） == SET） resurt=ADC_GetConversionValue（ADCx）; /* 清除中断标志 */ ADC_ClearITPendingBit（ADCx， ADC_IT_EOC）;}
　　6.主函数
　　主函数负责接收转换的值，并将其转换为电压值，然后通过串口打印在计算机上，便于调试。
　　变量result是主函数中的全局变量，注意最后的结果应该转换为浮点型。
　　#include “stm32f10x.h”#include “usart.h”#include “adc.h”uint16_t result;void delay（void）{ uint16_t k=0xffff; while（k--）;}int main（void）{ float voltage; /* 串口调试函数 */ DEBUG_USART_Config（）; /* 与ADC相关的函数打包在此函数中 */ ADCx_Init（）; while（1） { /* 强制转换为浮点型 */ voltage = （float） result/4096*3.3; printf（“n电压值为：%fn”，voltage）; delay（）; }}