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STM32-ADC
作者：weixin_40725706 | 2024-06-05 13:28:17
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STM32-ADC
图片均来自江科大STM32教学PPT
ADC
简介
- ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器
- ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁
- 12位逐次逼近型ADC，1us转换时间
- 输入电压范围：0~3.3V，转换结果范围：0~4095
- 18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源
- 规则组和注入组两个转换单元
- 模拟看门狗自动监测输入电压范围
STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道
ADC框图
规则组通道：一次性转换16个通道，但是数据寄存器只能保存一个，所以要及时把数据读走，就可以利用DMA。
注入组通道：一次性转换四个通道，数据寄存器也可以存四个数据。
ADC基本结构
ADC输入通道
转换模式
单次转换，非扫描模式
在非扫描模式下，只有序列一有效，就变成了选中单一一个的情况，转换完成后置EOC为1，下一次再转换就需要再次触发。
连续转换，非扫描模式
在一次转换后，可以接着下一次转换
单次转换，扫描模式
可以依次转换多个通道，转换结果放到数据寄存器里，防止数据被覆盖，就需要用到DMA。
连续转换，扫描模式
多个通道加连续转换。
转换时间
- AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码
- STM32 ADC的总转换时间为：
TCONV = 采样时间 + 12.5个ADC周期 - 例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5个ADC周期
TCONV = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1μs
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。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
- 建议在每次上电后执行一次校准
- 启动校准前， ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期
代码示例
#include "stm32f10x.h" // Device header void AD_Init(void) { // 1.开启RCC时钟。包括ADC和GPIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); // ADCCLK=72MHz/6=12MHz // 2.配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入的模式 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; // ADC专属模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); // 3.配置这里的多路开关。把左边的通道接入到右边的规则组列表里 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5); // 4.配置ADC转换器 ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; // ADC工作模式 ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; // 触发源：软件触发 ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE; // 单次转换 ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE; // 非扫描模式 ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1; ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct); // 5.启动ADC ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); // 6.对ADC进行校准 ADC_ResetCalibration(ADC1); while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET); ADC_StartCalibration(ADC1); while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET); } uint16_t AD_GetValue(void) { // 软件触发转换 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET); return ADC_GetConversionValue(ADC1); }
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DMA
简介
- DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取
- DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源
- 12个独立可配置的通道： DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）
- 每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发
STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）
STM32存储器映像
DMA框图
DMA基本结构
代码示例
#include "stm32f10x.h" // Device header uint16_t MyDMA_Size; void MyDMA_Init(uint32_t AddrA,uint32_t AddrB,uint16_t Size) { MyDMA_Size=Size; // 1.RCC开启DMA时钟 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE); // 2.初始化DMA参数 DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct; // 外设站点配置 DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr=AddrA; //外设站点基地址 32位 DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Enable; // 存储器站点配置 DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr=AddrB; DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; // 传输方向配置 DMA_InitStruct.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; // 传输次数配置 DMA_InitStruct.DMA_BufferSize=Size; // 传输计数器配置 DMA_InitStruct.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal; DMA_InitStruct.DMA_M2M=DMA_M2M_Enable; DMA_InitStruct.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium; //中等优先级 DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStruct); // 3.开启DMA DMA_Cmd(DMA1_Channel1,DISABLE); } // 启动DMA转运 void MyDMA_Trandfer(void) { // 先失能 DMA_Cmd(DMA1_Channel1,DISABLE); DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1,MyDMA_Size); DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE); // 等待转运完成，标志位置1 while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1)==RESET); DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1); }
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DMA循环转运+ADC连续扫描
#include "stm32f10x.h" // Device header uint16_t AD_Value[4]; void AD_Init(void) { // 1.开启RCC时钟。包括ADC和GPIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE); RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); // ADCCLK=72MHz/6=12MHz // 2.配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入的模式 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; // ADC专属模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); // 3. 配置这里的多路开关。把左边的通道接入到右边的规则组列表里 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_3,4,ADC_SampleTime_55Cycles5); // 4.配置ADC转换器 ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; // ADC工作模式 ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; // 触发源：软件触发 ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE; // 单次转换 ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=ENABLE; // 非扫描模式 ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=4; ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct); // 2.初始化DMA参数 DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct; // 外设站点配置 DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr=(uint32_t)&ADC1->DR; //外设站点基地址 32位 DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable; // 存储器站点配置 DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)AD_Value; DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; // 传输方向配置 DMA_InitStruct.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; // 传输次数配置 DMA_InitStruct.DMA_BufferSize=4; // 传输计数器配置 DMA_InitStruct.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular; // 打开DMA循环模式 DMA_InitStruct.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable; DMA_InitStruct.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium; //中等优先级 DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStruct); // 3.开启DMA DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE); ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE); // 5.启动ADC ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); // 6.对ADC进行校准 ADC_ResetCalibration(ADC1); while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET); ADC_StartCalibration(ADC1); while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET); // ADC软件触发 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); }
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