设计分享 | STM32F103RCT6实现AD单通道转化（详细）_stm32f103 ad

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具体功能实现

打开开关后，OLED上显示模拟值（0-4095）和电压值（0-3.3），通过调节电位器，电压值和模拟值都在不断发生变化。与此同时模拟值和电压值是映射关系，一一对应。

STM32F103RCT6原理图

器件

STM32F103RCT6，OLED屏，若干杜邦线 ，电位器，小型螺丝刀（用来旋转电位器），面包板

电位器接线图：（以STM32F103C8T6为例）

前后展示图

刚启动时:

旋转电位器后

知识介绍

ADC介绍

ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转化为数字量，12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器，转换时间为1us。其多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。

各通道AD转换可以单次，连续，扫描或间断模式执行。最后的数据存储在16为数据寄存器中。

输入电压范围：0-3.3V

转换结果范围：0-4095

转换单元：规则组和注入组

ADC资源：ADC1，ADC2，10个外部输入通道

模拟看门狗

可以自动检测模拟电压范围，可以检测指定通道，当AD值高于设定的上阈值和下阈值时，会自动申请中断，然后交给用户进行处理（多次中断对于系统的程序有一定影响）

作用：对外设信号起监控作用。

比如在做信号处理的时候，对于一些快速的处理和保护，最常规的方法是直接在采集中断中比较设定的最大值和最小值

数据对齐

数据可以左对齐或者是右对齐。对于规则组通道，不需要减去偏移值，因此只有12位有效数据，但是数据寄存器是16位。（一般采用右对齐）

左移一次相当于乘以2

数据校准

ADC有个内置的自校准模式，校准可以大幅减少因内部电容器组的变化而造成的准精度误差，校准期间，每个电容器中都会计算一个误差修正码，用于消除随后的转化中每个电容器产生的误差

建议在每一次上电后都执行一次校准

启动校准前，ADC必须处于关电状态至少超过两个ADC时钟周期

外围电路设计

第一个是利用滑动变阻器，当滑动变阻器往下的时候，电压减小；往上滑时，电压增大。

第二个是利用传感器模块，可以等效为可变电阻，利用串联分压来反映电压变化情况

对应电位器接线图：电位器中间引脚接PA0，左右引脚分别接地和接正极

AD转化

转化步骤：采样，保持，量化，编码

总转化时间：TCONV = 采样时间+12.5个ADC周期

ADC周期是RCC六分频来的14Mhz

最快转化时间：当ADCCLK=14Mhz时，采样时间为1.5个ADC周期

TCONV = 1.5+12.5=14周期=1us

规则组的四种模式

①单次转换非扫描模式：

下图是ADC对通道2进行模数转换，一段时间转换完成后，结果会放在数据寄存器中，同时EOC标志位置1，最后在数据寄存器中读取结果。

（EOC：转换结束位，该位在通道组转换结束时设置，由软件清楚或由读取ADC_DR时清除。

其中0：转换未完成；1：转换完成）

②连续转换非扫描：

在一次转换后不会停止，而是立刻开始下一轮的转换，一直持续下去，直接从数据寄存器中读AD值

优点：开始转换时无需等待，因为一直在转换，无需手动转换。

③单次转换扫描：

扫描模式用到序列列表，每个通道可以任意指定，并且可以重复。但是规则组单次只能传输一个通道的数据，所以为了防止数据被覆盖，需要用DMA对数据进行转运，当通道全部转换完成后，产生EOC信号。

④连续转换扫描：

和非连续扫描模式同理，但是一次转换完成后立刻开始下一轮转换

主函数代码（C语言）KEIL5实现

//main.c
 
#include "stm32f10x.h"
 
#include "Delay.h"
 
#include "OLED.h"
 
#include "AD.h"
 
uint16_t ADValue;
 
float Voltage;
 
int main(void)
 
{
 
OLED_Init();
 
AD_Init();
 
OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");
 
OLED_ShowString(2, 1, "Volatge:0.00V");
 
while (1)
 
{
 
ADValue = AD_GetValue();
 
Voltage = (float)ADValue/4095 * 3.3;
 
 
 
OLED_ShowNum(1,9,ADValue,4);
 
OLED_ShowNum(2,9,Voltage,1);
 
OLED_ShowNum(2,11,(unsigned int)(Voltage*100) % 100,2);
 
Delay_ms(100);
 
}
 
}
 
 
 
//AD.c
 
#include "stm32f10x.h"
 
void AD_Init(void)
 
{
 
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
 
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
 
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
 
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;
 
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
 
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
 
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
 
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
 
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
 
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
 
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;
 
ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
 
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
 
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;
 
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
 
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
 
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
 
ADC_ResetCalibration(ADC1);
 
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
 
ADC_StartCalibration(ADC1);
 
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
 
}
 
uint16_t AD_GetValue()
 
{
 
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
 
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);
 
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
 
}

问题解答

Q:

为什么在配置ADCCLKConfig要选择六分频

A:

下图是RCC的时钟树，上面写着ADCCLK最大是14Mhz，其中stm32f10x系列的最大时钟频率是72Mhz，也就是最大只能是6分频，72/6=12Mhz，所以虽然始终书上说最大是14Mhz，但是最大可以达到的却只有12Mhz。

Q:

如何在上电时执行一次ADC校准？

A:

代码如下：

ADC_ResetCalibration(ADC1);

while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);

ADC_StartCalibration(ADC1);

while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);

首先进行复位校准，然后获取复位校准状态，然后ADC开始转化，最后获取ADC转化状态

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