一文详解ADC的外围功能与结构体

ADC外围功能：
●12位分辨率  
●常规转换结束时产生中断，注入转换结束时产生中断，以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断。  
●单、连续转换模式。  
●扫描模式，多通道顺序转换。  
●内置数据一致性的数据对齐。  
●可编程采样时间(通道)  
●常规组与注射组ADC转换。  
●常规组和注射组的外部触发器(定时器或EXTI)。  
●DMA请求生成，用于传输常规组的转换数据。  
●多模双模(可用于2台或更多adc的设备)。  
●可配置多模式双模式DMA数据存储(可用于2个或更多DCs的设备)。  
●双交错模式转换之间的可配置延迟(可用于2个或更多DCs的设备)。  
●ADC校准  
●ADC电源要求:全速时2.4 V到3.6 V，低速时降低到1.8 V。  
●ADC输入范围:从Vref-(连接到vsa)到Vref+(连接到Vdda或外部参考电压)。
一、结构体

1.ADC_InitTypeDef


typedef struct
{
uint32_t         DataAlign
uint32_t         ScanConvMode
uint32_t         ContinuousConvMode
uint32_t         NbrOfConversion
uint32_t                 DiscontinuousConvMode
uint32_t         NbrOfDiscConversion
uint32_t                 ExternalTrigConv

} ADC_InitTypeDef


每个参数的含义：
DataAlign：表示对齐模式,因为我们ADC采集的数据放在ADC_DR 寄存器,ADC分辨率是12所以只能放12位,但是ADC_DR寄存器是16位的,所以要选择向左对齐还是向右对齐
宏定义：
ADC_DATAALIGN_RIGHT          右对齐
ADC_DATAALIGN_LEFT             左对齐
ScanConvMode：ADC的扫描模式,配置ADC_CR1的SCAN位,扫描模式指的是不断扫描ADC1,2,3,扫描多用在多通道上
宏定义：
       Enable           使能
       Disable          失能
ContinuousConvMode：连续转换模式,配置的是ADC_CR2的CON位,表示ADC通道连续采集,一次采集转化完继续采集
宏定义：
       Enable           使能
       Disable          失能
NbrOfConversion：ADC要转化的通道数目,可以设置为1-16，直接填写数字 1-16
DiscontinuousConvMode：指定正则组的转换序列是否在全序/不连续序(主序又分为连续的部分)。 只有在启用了音序器时才使用不连续模式(参数“ScanConvMode”)。 如果sequencer被禁用，该参数将被丢弃。 只有在禁用连续模式的情况下，才能启用不连续模式。 如果连续模式开启时，该参数将被丢弃。 该参数可以设置为启用或禁用。
宏定义：
       Enable           使能
       Disable          失能
NbrOfDiscConversion：指定主序列的不连续转换的次数regular group(参数NbrOfConversion)将被细分。 如果参数DiscontinuousConvMode被禁用，该参数将被丢弃。 这个参数必须是Min_Data = 1和Max_Data = 8之间的一个数字，即必须是1-8之间的数字。
ExternalTrigConv：外部触发转换选择, 配置ADC_CR2的EXTTRIG和EXTSEL[2:0],EXTTRIG使能触发源,EXTSEL[2:0]选择哪一个触发源,如果不选择外部触发,可以选择软件触发
ADC External trigger selection for regular group
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1             选择定时器1的捕获比较1作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC2             选择定时器1的捕获比较2作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T2_CC2             选择定时器2的捕获比较2作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T3_TRGO          选择定时器3的TRGO作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T4_CC4             选择定时器4的捕获比较4作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_EXT_IT11         选择外部中断线11事件作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T2_CC3             选择定时器2的捕获比较3作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T3_CC1             选择定时器3的捕获比较1作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T5_CC1             选择定时器5的捕获比较1作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T5_CC3             选择定时器5的捕获比较3作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T8_CC1             选择定时器8的捕获比较1作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC3             选择定时器1的捕获比较3作为转换外部触发
ADC_EXTERNALTRIGCONV_T8_TRGO          选择定时器8的TRGO作为转换外部触发
ADC_SOFTWARE_START                                   选择软件触发
2.ADC_ChannelConfTypeDef


typedef struct
{
uint32_t         Channel;            //转换通道配置
uint32_t                 Rank;                //转换序列排序
uint32_t         SamplingTime;        //采样时间设置
} ADC_ChannelConfTypeDef;


每个参数的含义：
Channel：配置转换通道。根据设备的不同，有些通道可能在封装引脚上不可用。
ADC_CHANNEL_0                通道0
ADC_CHANNEL_1                通道1
ADC_CHANNEL_2                通道2
ADC_CHANNEL_3                通道3
ADC_CHANNEL_4                通道4
ADC_CHANNEL_5                通道5
ADC_CHANNEL_6                通道6
ADC_CHANNEL_7                通道7
ADC_CHANNEL_8                通道8
ADC_CHANNEL_9                通道9
ADC_CHANNEL_10                通道10
ADC_CHANNEL_11                通道11
ADC_CHANNEL_12                通道12
ADC_CHANNEL_13                通道13
ADC_CHANNEL_14                通道14
ADC_CHANNEL_15                通道15
ADC_CHANNEL_16                通道16
ADC_CHANNEL_17                通道17
ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR        ADC内部通道(在设备引脚上没有连接)
ADC_CHANNEL_VREFINT                   ADC内部通道(在设备引脚上没有连接)
Rank：用于配置规则通道的转换顺序，如果想禁止一个通道或者改变一个通道的顺序，可以使用新配置覆盖。写的时候可以直接写数值，不用写宏定义，以为宏定义的通道和数值是对应的，通道1的值就是1，通道2的值就是2…以此类推，例如：ADC1_ChanConf.Rank=1;
ADC_REGULAR_RANK_1               1
ADC_REGULAR_RANK_2               2
ADC_REGULAR_RANK_3               3
ADC_REGULAR_RANK_4               4
ADC_REGULAR_RANK_5               5
ADC_REGULAR_RANK_6               6
ADC_REGULAR_RANK_7               7  
ADC_REGULAR_RANK_8               8
ADC_REGULAR_RANK_9               9
ADC_REGULAR_RANK_10            10
ADC_REGULAR_RANK_11             11  
ADC_REGULAR_RANK_12             12
ADC_REGULAR_RANK_13             13
ADC_REGULAR_RANK_14             14
ADC_REGULAR_RANK_15             15
ADC_REGULAR_RANK_16             16
SamplingTime：用于所选通道的采样时间配置，ADC的采样速度是由采样时间和转换时间同决定。用于内部通道测量时（VrefInt/Vbat/TempSensor），务必要遵循数据手册要求的参数范围。

ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5                采样时间1.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_7CYCLES_5              采样时间7.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_13CYCLES_5            采样时间13.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_28CYCLES_5            采样时间28.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_41CYCLES_5            采样时间41.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5            采样时间55.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_71CYCLES_5            采样时间71.5 ADC时钟周期
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5          采样时间239.5 ADC时钟周期
3.ADC_AnalogWDGConfTypeDef


typedef struct
{
    uint32_t                 WatchdogMode;
    uint32_t              Channel;
    FunctionalState  ITMode;
    uint32_t              HighThreshold;
    uint32_t              LowThreshold;
    uint32_t              WatchdogNumber;
}ADC_AnalogWDGConfTypeDef;


WatchdogMode：此参数用于设置模拟看门狗模式。
ADC analog watchdog mode
ADC_ANALOGWATCHDOG_NONE
ADC_ANALOGWATCHDOG_SINGLE_REG
ADC_ANALOGWATCHDOG_SINGLE_INJEC
ADC_ANALOGWATCHDOG_SINGLE_REGINJEC
ADC_ANALOGWATCHDOG_ALL_REG
ADC_ANALOGWATCHDOG_ALL_INJEC
ADC_ANALOGWATCHDOG_ALL_REGINJEC
Channel：用于配置要监测的通道。对于模拟看门狗1，参数成员WatchdogMode配置为单个通道时，此参数才有意义。 对于模拟看门狗2和3，每调用一次函数HAL_ADC_AnalogWDGConfig可以指定一个通道，如果要复位那个通道，将参数WatchdogMode配置为ADC_ANALOGWATCHDOG_NONE即可。
ITMode：用于配置模拟看门狗为中断方式或者查询方式。配置为ENABEL表示使用中断方式，配置为DISABLE表示查询方式。
HighThreshold：用于配置模拟看门狗高阀值。根据配置的ADC的分辨率16, 14, 12, 10或者8bit，高阀值最小都是0x0000，最大值分别是0xFFFF, 0x3FFF, 0xFFF, 0x3FF 和 0xFF。
LowThreshold：用于配置模拟看门狗低阀值。根据配置的ADC的分辨率16, 14, 12, 10或者8bit，高阀值最小都是0x0000，最大值分别是0xFFFF, 0x3FFF, 0xFFF, 0x3FF 和 0xFF。
WatchdogNumber：此参数成员用于配置选择那个看门狗监测通道。
ADC_ANALOGWATCHDOG_1      
ADC_ANALOGWATCHDOG_2     
ADC_ANALOGWATCHDOG_3      
4.ADC_HandleTypeDef


typedef struct __ADC_HandleTypeDef
{
    ADC_TypeDef                *Instance;
    ADC_InitTypeDef         Init;
    DMA_HandleTypeDef        *DMA_Handle;
    HAL_LockTypeDef            Lock;
    __IO uint32_t                State;
    __IO uint32_t                ErrorCode;  
}ADC_HandleTypeDef;


*Instance：这个参数是寄存器的例化，方便操作寄存器，比如使能ADC内部稳压器。
SET_BIT(hadc->Instance->CR,  ADC_CR_ADVREGEN);
Init: 这个参数是用户接触最多的，用于配置ADC的基本参数，像ADC时钟、分辨率、扫描模式、过采样等。
*DMA_Handle:如果ADC使用DMA模式的话，此参数用于关联DMA的句柄，方便DMA的配置。
        HAL_LockTypeDef   Lock
        __IO uint32_t    State;
        __IO uint32_t    ErrorCode
这三个变量主要供函数内部使用。Lock用于设置锁状态，State用于设置ADC通信状态，而ErrorCode用于配置代码错误。
InjectionConfig:用于配置ADC注入模式。
二、函数

2.1所有函数的概括及功能

函数	功能
HAL_ADC_Init()	根据结构“ADC InitTvpeDef”中指定的参数初始化ADC外围和常规组
HAL_ADC_DeInit()	通过对ADC MSP的初始化，将ADC外围寄存器初始化为它们的默认重置值
HAL_ADC_MspInit()	初始化ADC MSP
HAL_ADC_MspDeInit()	重置ADC MSP
HAL_ADC_Start()	启用ADC，开始常规组转换
HAL_ADC_Stop()	停止常规组ADC转换(自动注入模式下停止注入通道)，关闭ADC外设
HAL_ADC_PollForConversion()	等待规则组转换完成
HAL_ADC_PollForEvent()	转换事件轮询
HAL_ADC_Start_IT()	启用ADC，开始有中断的常规组转换
HAL_ADC_Stop_IT()	停止常规组(自动注入组和注入组)的ADC转换，禁用转换结束中断，禁用ADC外设
HAL_ADC_Start_DMA()	启用ADC，开始常规组转换，并通过DMA传输结果
HAL_ADC_Stop_DMA()	停止常规组(自动注入组和注入组)的ADC转换，禁用ADC DMA传输。禁用ADC外围
HAL_ADC_GetValue()	得到ADC常规组转换结果
HAL_ADC_IRQHandler()	处理ADC中断请求
HAL_ADC_ConvCpltCallback()	转换完成回调在非阻塞模式
HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback()	在非阻塞模式下转换DMA半转移回调
HAL_ADC_LevelOutOfWindowCallback()	模拟看门狗回叫在非阻塞模式
HAL_ADC_ErrorCallback()	非阻塞模式下的ADC错误回调(带有中断或DMA传输的ADC转换)
HAL_ADC_ConfigChannel()	配置要链接到正规组的所选通道
HAL_ADC_AnalogWDGConfig()	配置模拟看门狗
HAL_ADC_GetState()	返回ADC状态
HAL_ADC_GetError()	返回ADC错误码

三、ADC的使用

3.1配置ADC相关的顶级参数：

1.启用ADC接口

• 作为先决条件，ADC时钟必须配置在RCC顶级。 注意:在STM32F1, ADC时钟频率最大值为14MHz(参考设备数据表)。因此，在ADC时钟功能中必须配置ADC时钟预分器源频率保持在这个最大频率以下。  
  
• 一个时钟设置是强制性的:ADC时钟(核心时钟，也可能转换钟)。
  
  

示例:Into HAL_ADC_MspInit()(推荐的代码位置)或with其他设备时钟参数配置:
RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit;
__ADC1_CLK_ENABLE();
PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV2;
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit);
2. ADC引脚配置

• 使用宏 __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE() 为ADC gpio启用时钟
  
• 使用函数HAL_GPIO_Init()在模拟模式下配置这些ADC引脚
  
  

3. 可选地，在ADC使用中断的情况下:

• 使用功能HAL_NVIC_EnableIRQ(ADCx_IRQn)配置ADC的NVIC
  
• 将ADC中断处理函数HAL_ADC_IRQHandler()插入对应ADC中断向量ADCx_IRQHandler()的函数。
  
  

4. 可选地，在使用DMA时:

• 配置DMA (DMA通道，模式正常或循环，…)使用功能HAL_DMA_Init()。  
  
• 配置NVIC for DMA using功能HAL_NVIC_EnableIRQ (DMAx_Channelx_IRQn)  
  
  

将ADC中断处理函数HAL_ADC_IRQHandler()插入对应DMA中断向量的函数DMAx_Channelx_IRQHandler()。