HAL库学习——ADC精度问题以及多通道采集_hal_adcex_calibration_start

一、简介

      博主在使用ADC测量电池电压时，发现测出来的AD值转换为实际电压不匹配，偏差大，因此通过网上收集资料，最终得知ADC采集精度提升的方法。前半部分主要是涉及多通道电压值采集，CubeMx的配置以及代码实现，以采集ADC1通道0、通道8和内部基准电压为例。后半部分讲解使用内部基准电压计算精确度较高的电压值。

 

二、运行环境

  MCU: STM32L071CBT6

  配置工具:STM32CubeMx

  IDE:MDK5

 

三、CubeMx配置

时钟配置：

        使用RCC外部低速时钟。

ADC配置：

        开启ADC的通道0、通道8和内部电压通道。

         当使用多通道采集时，Discontinuous Conversion Mode(间断转换模式)要使能。

串口配置:

       博主所用的板子将LPUART1引出来当调试串口，用来打印ADC转换的AD值，以验证ADC转换成功，串口配置如下，波特率设为9600Bit/s，Word Length为8 Bit，其余设置不变。

 

四、代码实现

       上述配置完生成代码如下：

     

printf函数映射

#include <stdio.h>
 
//printf函数映射
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

       为了使ADC采集值更准确，在ADC初始化完后使用HAL库函数HAL_ADCEx_Calibration_Start做自校准。

MX_ADC_Init();
if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
{
  printf("校准失败\r\n");  
}

   采集数据并打印

  uint8_t i;
  uint16_t adValue[3];
 
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
 
    /* USER CODE BEGIN 3 */
    for (i = 0; i < 3; i ++)
    {
      if (HAL_ADC_Start(&hadc) != HAL_OK)
      {
        printf("ADC开启失败\r\n");
      }
      
      if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 10) != HAL_OK)//等待转换完成，第二个参数表示超时时间，单位ms 
      {
        printf("ADC转换失败\r\n");
      }
      
      if (HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
      {
        adValue[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
        printf("通道[%d]:%d\r\n", i, adValue[i]);
      }
    }
 
    
    HAL_ADC_Stop(&hadc);
    HAL_Delay(1000);
    
  }

串口助手输出如下

       通道[0]对应的为配置里的IN0，通道[1]对应的为配置里的IN8，通道[2]对应的为配置里的内部电压通道。由于通道[0]没有接任何输入电压，所以其采出来的AD值近乎为0，通道[1]通过外部做了1/2分压所以其采集出来的AD值为2326，通道[2]采集的是内部参考电压实际值，从数据手册可以得知内部参考电压的校准值存于地址0X1FF80078。

可将其值读出来:

uint16_t VREFINT_CAL;
 
VREFINT_CAL = *(__IO uint16_t *)(0X1FF80078);
printf("VREFINT_CAL:%d\r\n",VREFINT_CAL);

VREFINT_CAL = 1674，该值是在25°C，输入电压为3V情况下得到得，实际板子供电电压并不是如此，因此得出来会有误差，但基本接近。通道1的电压是博主自己给的，通过万用表测量得实际电压为1.71V。而理论代入公式应为：

（通道[1]AD值 / 4096） * 3.3V = （2297 / 4096） * 3.3 = 1.85V

跟实际差太多。通过查阅资料得知，为了更准确的获得采集的电压，需要使用内部参考电压计算实际的供电电压，将电源相关的 ADC 测量值转换为绝对电压值。具体计算公式在参考手册中：

      VREFINT_CAL即为内部参考电压的校准值为1674，ADC_DATAx即为通道[1]测出来的AD值，VREFINT_DATA为内部参考电压实际值，即为通道[2]的值。所使用的单片机ADC分辨率为12位所以FULL_SCALE的值为4095。将上述值代入公式，用代码实现如下:

float realVol;
 
realVol = (float)(3 * VREFINT_CAL * adValue[1]) / (adValue[2] * 4095)
printf("V = %.4f\r\n", realVol);

        最终得出的电压值在1.71V左右浮动，因此通过此方法可以测量出更精确的电压值。