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STM32-16-ADC

1. ADC简介

• 什么是ADC：

  ADC，Analog-to-digital converter，即模拟/数字转换器，可以将外部的模拟信号转换为数字信号。STM32F103系列芯片拥有3个ADC(C8T6只有2个)，这些ADC可以独立使用，其中 ADC1和ADC2还可以组成双重模式（提高采样率）。STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源，其中ADC3根据CPU引脚的不同其通道数也不同，一般有8个外部通道。ADC中的各个通道的AD转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以以左对齐或者右对齐存储在16位数据寄存器中。
  

  在嵌入式系统中，ADC通常用于采集传感器的数据，例如压力、温度、图像传感器等参数，被转换成电压后，通过ADC转换为数字量，供单片机处理，单片机根据处理结果进行相关控制和显示。

• 主要特性：

  1. 12位分辨率
  2. 转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗时产生中断
  3. 单次和连续转换模式
  4. 自校准
  5. 带内嵌数据一致性的数据对齐
  6. 采样间隔可以按通道分别编程
  7. 规则转换和注入转换均有外部触发选项
  8. 间断模式
  9. 双重模式
  10. ADC转换时间：时钟为72MHz为1.17us
  11. ADC供电要求：2.4V到3.6V
  12. ADC输入范围：Vref-<=Vin<=Vref+
  13. 规则通道转换期间有DMA请求产生

• 常见的ADC类型:

  ADC电路类型	优点	缺点
  并联比较型	转换速度最快	成本高、功耗高，分辨率低
  逐次逼近型	结构简单，功耗低	转换速度较慢

  并联比较型（Flash型）和逐次逼近型（SAR型）是两种常见的模数转换器（ADC）架构，它们在工作原理、速度、功耗、精度等方面有明显的区别。

  并联比较型ADC（Flash ADC）
  

  工作原理：

  • 并联比较型ADC使用一组并行的比较器，将输入模拟信号同时与参考电压分压网络进行比较。
  • 每个比较器对应一个特定的电压范围，输出一个二进制码。
  • 比较器的输出直接决定ADC的数字输出，无需逐步逼近。

  特点：

  • 速度快：由于所有比较器同时工作，转换时间非常短，适合高频信号采样。
  • 高功耗：大量并行比较器和电阻网络消耗较多电能。
  • 高复杂度：电路复杂度随分辨率成指数增长，如8位ADC需要255个比较器。
  • 应用场景：高速数据采集、视频处理、通信系统等。

  逐次逼近型ADC（SAR ADC）
  

  工作原理：

  • 逐次逼近型ADC通过一个逐次逼近寄存器（SAR）和一个比较器工作。
  • 它逐步逼近输入模拟信号，从最高位到最低位，逐位进行比较。
  • 每次比较后，根据比较结果决定下一个比较的方向，直到所有位都确定。

  特点：

  • 速度适中：转换速度适中，比Flash ADC慢，但比积分型ADC快。
  • 低功耗：由于只使用一个比较器，功耗较低。
  • 高分辨率：适合高分辨率应用，电路复杂度与分辨率成线性关系。
  • 应用场景：低功耗应用、音频采样、精密测量仪器等。

  特点	并联比较型ADC	逐次逼近型ADC
  转换速度	非常快（纳秒级）	适中（微秒级）
  功耗	高	低
  电路复杂度	高（比较器数量多）	适中（逐次逼近寄存器）
  分辨率	适中（通常8位或以下）	高（可达16位或以上）
  典型应用	高速数据采集、视频处理	音频采样、精密测量

  并联比较型ADC适合需要极高转换速度的应用，而逐次逼近型ADC则在功耗和分辨率之间提供了良好的平衡，适合多种精密测量和中速数据采集的应用。

• ADC的特性参数

  • 分辨率： 表示ADC能辨别的最小模拟量，用二进制位表示
  • 转换时间： 表示完成一次A/D转换所需要的时间，转换时间越短，采样率越高
  • 精度： 最小刻度基础上叠加各种误差的参数，精度受ADC性能、温度和气压等影响
  • 量化误差： 用数字量近似表示模拟量，采用四舍五入原则，此过程产生的误差为量化误差

2. ADC工作原理

ADC框图

• ①输入电压
  

• ②输入通道

  确定好ADC输入电压后，通过ADC输入通道把外部电压输送到ADC转换器中，下面是ADC1~3对应的通道。
  

• ③转换顺序

  在STM32的ADC转换过程中，规则组和注入组是两种不同的ADC转换序列，它们在配置、使用场景和优先级等方面存在显著区别。

  规则组（Regular Group）

  定义和特点：

  • 规则组是常规的ADC转换序列，通常用于连续的、周期性的ADC采样。
  • 可以包含多个通道，这些通道按照配置的顺序依次进行转换。
  • 规则组的转换可以由多种触发源启动，如软件触发、定时器触发等。

  应用场景：

  • 常用于采集传感器数据、定期采样信号等场景。
  • 适用于实时性要求较高的应用，但相对注入组来说，优先级较低。

  触发源：

  • 支持多种触发源，包括软件触发和硬件触发（如定时器事件）。
  • 可设置为连续转换模式或单次转换模式。

  注入组（Injected Group）

  定义和特点：

  • 注入组是为了在规则转换之外进行临时或优先转换的一种机制。
  • 通常包含少量通道，用于处理突发性或优先级更高的ADC采样需求。
  • 注入组转换有独立的触发源，与规则组转换互不干扰。

  应用场景：

  • 常用于优先级更高的采样需求，如监测关键参数的变化、快速响应事件等。
  • 注入组的转换结果可以通过中断或DMA方式快速处理，适用于突发事件的处理。

  触发源：

  • 注入组有独立的触发源，可以是外部事件、定时器触发等。
  • 通常由特定的事件触发，不会像规则组那样进行连续转换。

  总结：

  特点	规则组（Regular Group）	注入组（Injected Group）
  转换触发	多种触发源（软件、定时器等）	独立触发源（外部事件、定时器等）
  转换顺序	配置的通道顺序	配置的少量优先通道
  优先级	相对较低	相对较高
  应用场景	定期采样、传感器数据采集	关键参数监测、突发事件处理
  转换模式	连续或单次转换	通常为单次转换
  结果处理	常规方式处理	可通过中断或DMA快速处理

规则序列

规则组最多允许16个输入通道进行转换，那么就需要设置通道转换的顺序，即规则序列。

规则序列寄存器控制关系如下:

注入序列

注入组最大允许4个通道输入，它的注入序列由JSQR寄存器配置。

注入序列寄存器控制关系如下：

• ④触发源
  

  规则组外部触发使用方法是将 EXTTRIG 位置 1，并且通过 EXTSET[2:0]位选择规则组启动转换的触发源。如果 EXTSET[2:0]位设置为 111，那么可以通过 SWSTART 为启动 ADC 转换， 相当于软件触发。

  注入组外部触发使用方法是将 JEXTTRIG 位置 1，并且通过 JEXTSET[2:0]位选择注入组启动转换的触发源。如果 JEXTSET[2:0]位设置为 111，那么可以通过 JSWSTART 为启动 ADC 转换，相当于软件触发。
  

• ⑤转换时间

  ADC的输入时钟是由PCLK2经过分频产生的，分频系数是由RCC_CFGR寄存器的ADCPRE[1:0]位设置的，可选择 2/4/8/16 分频。需要注意的是，ADC 的输入时钟频率最大值是14MHz，如果超过这个值将会导致 ADC 的转换结果准确度下降。 一般我们设置 PCLK2 为 72MHz。为了不超过 ADC 的最大输入时钟频率 14MHz，我们设置 ADC 的预分频器分频系数为 6，就可以得到 ADC 的输入时钟频率为 72MHz/6，即 12MHz。
  

• ⑥数据寄存器
  

  ADC 规则数据寄存器（ADC_DR）

  ADC规则组数据寄存器ADC_DR是一个32位的寄存器，独立模式时只使用到该寄存器低16位保存ADC1/2/3的规则转换数据。在双ADC模式下，高16位用于保存ADC2转换的数据，低16位用于保存ADC1转换的数据。

  因为ADC的精度是12位的，ADC_DR寄存器无论高16位还是低16w位，存放数据的位宽都是16位的，所以允许选择数据对齐方式。由ADC_CR2寄存器的ALIGN位设置数据对齐方式，可选择：右对齐或者左对齐。

  规则组16个输入通道只对应一个数据寄存器，所以通道转换完成后要及时取出数据，比较常用的方法是使用DMA模式。当规则组的转换结束后，就会产生DMA请求，这样就可以把数据及时搬运到用户指定的目的地址存放。只有ADC1和ADC3可以产生DMA请求，而ADC2转换的数据可以通过双ADC模式，利用ADC1的DMA功能传输。

  ADC 注入数据寄存器x（ADC_JDRx）(x=1~4)

  ADC注入数据寄存器有4个，注入组最多有4个输入通道，刚好每个通道都有自己对应的数据寄存器。ADC_JDRx寄存器是32位的，低16位有效，高16位保留，数据也同样需要选择对齐方式。也是由ADC _CR2寄存器的ALIGN位设置数据对齐方式，可选择：右对齐或者左对齐。

• ⑦中断

  中断事件	事件标志	使能控制位
  规则通道转换结束	EOC	EOCIE
  注入通道转换结束	JEOC	JEOCIE
  设置了模拟看门狗状态位	AWD	AWDIE

  规则组和注入组的转换结束后，除了可以产生中断外，还可以产生 DMA 请求，我们利用DMA 及时把转换好的数据传输到指定的内存里，防止数据被覆盖。

• ⑧单次转换模式和连续转换模式
  

• ⑨扫描模式
  

3. 单通道ADC采集实验

1. 相关寄存器

• ADC控制寄存器1（ADC_CR1）
  

• ADC控制寄存器2（ADC_CR2）
  

• ADC采样事件寄存器1（ADC_SMPR1）
  

• ADC采集事件寄存器2（ADC_SMPR2）
  

  ADC 采样时间设置需要由两个寄存器设置，ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2，分别设置通道 10~17 和通道 0~9 的采样时间，每个通道用 3 个位设置。

• ADC规则序列寄存器1（ADC_SQR1）
  

  ADC_SQR2
  

  ADC_SQR3
  

  L[3:0]用于设置规则组序列的长度，取值范围：0_{15，表示规则组的长度是1}16。本实验只用了1个输入通道，所以L[3:0]位设置为0000即可。

  SQ13[4:0]~SQ16[4:0]位设置规则组序列的第 13~16 个转换编号，第 1~12 个转换编号的设置请查看 ADC_SQR2 和 ADC_SQR3 寄存器。

• ADC规则数据寄存器（ADC_DR）
  

• ADC状态寄存器（ADC_SR）
  

2. 配置步骤

1. 配置ADC工作参数、ADC校准

   HAL_ADC_Init()
   HAL_ADCEx_Calibration_Start()
   

2. ADC MSP初始化

   HAL_ADC_MspInit()     
   

3. 配置ADC相应通道相关参数

   HAL_ADC_ConfigChannel()
   

4. 启动A/D转换

   HAL_ADC_Start()
   

5. 等待规则通道转换完成

   HAL_ADC_PollForConversion()
   

6. 获取规则通道A/D转换结果

   HAL_ADC_GetValue()
   

• 具体函数功能

  函数	主要寄存器	主要功能
  HAL_ADC_Init()	CR1、CR2	配置ADC工作参数
  HAL_ADCEx_Calibration_Start()	CR2	ADC校准
  HAL_ADC_MspInit()	无	存放NVIC、CLOCK、GPIO初始化代码
  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()	RCC_CFGR	设置扩展外设时钟，如：ADC、RTC等
  HAL_ADC_ConfigChannel()	SQRx、SMPRx	配置ADC相应通道的相关参数
  HAL_ADC_Start()	CR2	启动A/D转换
  HAL_ADC_PollForConversion()	SR	等待规则通道转换完成
  HAL_ADC_GetValue()	DR	获取规则通道A/D转换结果

3. 代码实现

• 功能： 采集ADC1通道1(PA1)上面的电压，并在LCD模块上面显示ADC规则数据寄存器12位的转换值以及将该值换算成电压后的电压值。使用杜邦线将ADC和RV1排针连接，使得PA1连接到电位器上，然后将ADC采集到的数据和转换后的电压值在TFTLCD屏中显示。用户可以通过调节电位器的旋钮改变电压值。LED0闪烁，提示程序运行。

• ADC单通道初始化函数

  void adc_init(void)
  {ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf;g_adc_handle.Instance = ADC1;                             //选择ADC1g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;        //数据对齐方式为右对齐g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;        //非扫描模式，仅使用一个通道g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;           //关闭连续转换模式g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;                    //通道数选择1个g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;        //禁止规则通道组间断模式  g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;                //配置间断模式的规则通道个数g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  //软件触发方式HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);   //进行初始化HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);   //校准ADCadc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置
  }
  

  g_adc_handle.Instance = ADC1;: 选择ADC1作为转换的ADC模块。

  g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;: 数据右对齐。

  g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;: 禁用扫描模式，仅使用一个通道。

  g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;: 禁用连续转换模式。

  g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;: 仅使用一个转换通道。

  g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;: 禁用间断模式。

  g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;: 设置间断模式的规则通道数为0。

  g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;: 设置软件触发转换。

  adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;: 选择ADC通道1。

  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;: 设置通道1为规则组的第一个转换通道。

  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;: 采样时间为239.5个ADC时钟周期。

  STM32的ADC1模块进行初始化和通道配置，为后续的ADC数据采集做好准备。具体来说，初始化配置包括设置数据对齐方式、转换模式和触发方式等。通过校准确保ADC转换的精度，然后配置一个规则组通道，使得ADC可以在指定通道上进行采样并转换。

• ADC MSP初始化函数

  void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
  {if(hadc->Instance == ADC1){GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};//使能GPIOA和ADC1的时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();// 配置GPIOA的引脚1为模拟输入模式gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;  //模拟输入HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);//配置ADC的时钟源和分频系数adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;  //ADC外设时钟adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;//分频因子6，时钟为72M/6=12MHz  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);  //设置ADC时钟}
  }
  

  配置ADC1的时钟源和分频系数。这里选择了RCC的ADC外设时钟，并将ADC的时钟频率设置为系统时钟（72MHz）除以6，即12MHz。这有助于确保ADC1以适当的频率运行，从而保证其性能和精度。

• 启动ADC并获取转换结果函数

  uint32_t adc_get_result(void)
  {// 启动A/D转换HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);   // 开启ADC// 等待规则通道转换完成HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);   // 轮询转换，等待完成// 获取规则通道A/D转换结果return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);  // 返回最近一次规则组的转换结果
  }
  

  1. 启动A/D转换:

     HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);
     

     g_adc_handle 是先前定义的并初始化好的 ADC 句柄。此操作会开始对选定的ADC通道进行模数转换。

  2. 等待规则通道转换完成:

     HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);
     

     调用 HAL_ADC_PollForConversion 函数进行轮询，等待转换完成。这里设置了一个超时值为10个时钟周期。如果在超时时间内转换完成，函数会返回并继续执行；否则，它会阻塞直到超时或者转换完成。

  3. 获取规则通道A/D转换结果:

     return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);
     

     调用 HAL_ADC_GetValue 函数获取ADC转换结果。返回的值是最近一次转换的结果，类型为 uint16_t，因为一般ADC的结果是16位。

• 主函数

  int main(void)
  {uint16_t adcx; //ADC换算后的数字量float temp;  //转换后的电压值HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */delay_init(72);                     /* 延时初始化 */usart_init(115200);                 /* 串口初始化为115200 */led_init();                         /* 初始化LED */lcd_init();                         /* 初始化LCD */oled_init();                        //OLED初始化adc_init();lcd_show_string(110, 50, 240, 16, 32, "STM32", GREEN);lcd_show_string(105, 90, 240, 16, 24, "ADC TEST", GREEN);lcd_show_string(30, 150, 240, 16, 24, "CH1_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 180, 240, 16, 24, "CH1_VOL:0.000V", BLUE);oled_show_string(10,0,"ADC TEST",24);oled_show_string(0, 25, "CH1_VAL:", 16);oled_show_string(0, 41, "CH1_VOL:0.000V", 16);oled_refresh_gram();while (1){adcx = adc_get_result();  //获取ADC转换后的结果lcd_show_xnum(126, 150, adcx, 5, 24, 0, BLUE);oled_show_num(65, 25, adcx, 5, 16);//在LCD和OLED上显示电压值整数部分temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);adcx = temp;lcd_show_xnum(126, 180, adcx, 1, 24, 0, BLUE);oled_show_num(64, 41, adcx, 1, 16);//在LCD和OLED上显示电压值小数部分temp -= adcx;temp *= 1000;lcd_show_xnum(150, 180, temp, 3, 24, 0x80, BLUE);oled_show_num(80, 41, temp, 3, 16);LED0_TOGGLE(); delay_ms(100);oled_refresh_gram();}
  }
  

  实验结果：

  作用：

  • 实现ADC转换，并将结果显示在LCD和OLED上，实时显示ADC通道的数值和对应的电压值。

  影响：

  • 可以实时监控ADC通道的输入电压，适用于需要监测模拟信号的应用，如传感器数据读取。
  • 通过LED的切换，可以直观地知道系统是否在运行。
  • 延时和轮询会占用CPU资源，对实时性有一定影响，如果有更高的实时性要求，可以考虑使用中断或DMA。

4. 单通道ADC采集(DMA读取)实验

• 功能： 使用 ADC 采集（DMA 读取）通道 1（PA1）上面的电压，在 LCD 和OLED模块上面显示 ADC 转换值以及换算成电压后的电压值。使用短路帽将 ADC 和 RV1 排针连接，使得 PA1 连接到电位器上，然后将 ADC 采集到的数据和转换后的电压值在 TFTLCD 屏中显示。用户可以通过调节电位器的旋钮改变电压值。LED0 闪烁，提示程序运行。

• ADC_DMA初始化函数

  void adc_dma_init(uint32_t mar)
  {ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1;g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;  HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle);//2.将DMA和ADC句柄连接起来__HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle);g_adc_dma_handle.Instance = ADC1;                             //选择ADC1g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;        //数据对齐方式为右对齐g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;        //非扫描模式，仅使用一个通道g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;            //打开连续转换模式g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1;                    //通道数选择1个g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;        //禁止规则通道组间断模式  g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;                //配置间断模式的规则通道个数g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  //软件触发方式HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle);   //进行初始化HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle);   //校准ADCadc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3);HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0);HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_dma_handle, &mar, 0);
  }
  

  总结：

  1. 启用DMA1时钟

  __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
  

  • 使能DMA1的时钟，确保DMA1能够正常工作。

  2. 配置DMA

  g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1;
  g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;     // 数据从外设到内存
  g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;         // 外设地址不递增
  g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;             // 内存地址递增
  g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; // 外设数据对齐为16位
  g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; // 内存数据对齐为16位
  g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;                    // 普通模式
  g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;       // 优先级为中等
  HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle);
  

  • 初始化DMA1的通道1，配置DMA的数据传输方向、地址递增模式、数据对齐方式、传输模式和优先级。

  3. 将DMA和ADC句柄连接起来

  __HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle);
  

  • 将DMA句柄与ADC句柄连接，使ADC能够使用DMA传输数据。

  4. 初始化ADC

  g_adc_dma_handle.Instance = ADC1;                            // 选择ADC1
  g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;       // 数据右对齐
  g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;       // 非扫描模式
  g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;           // 连续转换模式
  g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1;                   // 单通道
  g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;       // 禁止间断模式
  g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;               // 间断模式转换数
  g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 软件触发
  HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle);
  

  • 配置并初始化ADC1，包括数据对齐方式、扫描模式、连续转换模式、转换通道数、间断模式和触发方式。

  5. 校准ADC

  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle);
  

  • 启动ADC的校准，以提高转换精度。

  6. 配置ADC通道

  adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;                       // 通道1
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                     // 规则组第1个转换
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;     // 采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf);
  

  • 配置ADC的输入通道、转换序列和采样时间。

  7. 配置DMA中断优先级并启用中断

  HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
  

  • 设置DMA1通道1中断的优先级，并启用中断。

  8. 启动DMA传输和ADC DMA模式

  HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0);
  HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_dma_handle, &mar, 0);
  

  • 启动DMA传输，将ADC数据寄存器的地址作为源地址，mar作为目标地址，并指定传输数据量。
  • 启动ADC的DMA模式，使得ADC转换完成后通过DMA传输数据。

  代码的功能：

  • 使能DMA和ADC时钟：确保DMA和ADC正常工作。
  • 配置DMA：设置DMA传输的方向、地址递增模式、数据对齐方式、传输模式和优先级。
  • 初始化ADC：配置ADC的工作模式、转换方式和触发方式。
  • 校准ADC：提高ADC转换的精度。
  • 配置ADC通道：指定ADC的输入通道和采样时间。
  • 配置中断：设置DMA中断的优先级并启用中断，以便在数据传输完成后处理中断。
  • 启动DMA传输和ADC DMA模式：实现ADC转换结果通过DMA自动传输到指定内存地址，提高数据传输效率和系统性能。

  对程序的影响：

  • 提高数据传输效率：使用DMA自动传输数据，减少CPU的负担。
  • 自动化数据采集：通过DMA实现ADC数据的自动传输，无需手动处理数据搬运。
  • 实时数据处理：配置中断处理机制，可以在数据传输完成后立即处理，提高系统的实时性和响应速度。

• ADC MSP初始化函数

  void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
  {if(hadc->Instance == ADC1){GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};//使能时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();//配置工作模式gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;  //模拟输入HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;  //ADC外设时钟adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;     //分频因子6，时钟为72M/6=12MHz  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);  //设置ADC时钟}
  }
  

• 使能一次ADC DMA传输函数

  void adc_dma_enable(uint16_t cndtr)
  {ADC1->CR2 &= ~(1 << 0);  //CONT位置1,关闭连续转换模式DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0);      //禁用DMA通道1while(DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0)); //等待DMA通道1禁用完成DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;         //设置DMA传输数据量DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0;         //启用DMA通道1ADC1->CR2 |= 1 << 0;   //开启ADC1ADC1->CR2 |= 1 << 22;  //启用ADC1的DMA请求
  }
  

  总结：

  1. 关闭ADC连续转换模式：

     ADC1->CR2 &= ~(1 << 0);
     

  • 清除ADC1控制寄存器2（CR2）的第0位，关闭连续转换模式。

  2. 禁用DMA通道1：

     DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0);
     

     • 清除DMA1通道1控制寄存器（CCR）的第0位，禁用DMA通道1。

  3. 等待DMA通道1禁用完成：

     while(DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0));
     

     • 使用while循环等待，直到DMA1通道1控制寄存器的第0位被清除，确保DMA通道1已完全禁用。

  4. 设置DMA传输数据量：

     DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;
     

     • 将传入的参数 cndtr 赋值给DMA1通道1的数据传输数量寄存器（CNDTR），指定DMA传输的数据量。

  5. 启用DMA通道1：

     DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0;
     

     • 设置DMA1通道1控制寄存器的第0位，启用DMA通道1。

  6. 开启ADC1：

     ADC1->CR2 |= 1 << 0;
     

  • 设置ADC1控制寄存器2（CR2）的第0位，开启ADC1。

  7. 启用ADC1的DMA请求：

     ADC1->CR2 |= 1 << 22;
     

     • 设置ADC1控制寄存器2（CR2）的第22位，启用ADC1的DMA请求。这样，ADC转换完成后将自动通过DMA将数据传输到指定的存储位置。

  作用：

  • 启用DMA：通过DMA自动传输ADC转换的数据，减少CPU的负担，提高数据传输效率。
  • 启用ADC连续转换模式：让ADC能够连续进行多次转换，而无需每次都启动转换。-

• ADC DMA采集中断服务函数

  void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
  {if(DMA1->ISR & (1<<1)){g_adc_dma_sta = 1;//清除中断标志位DMA1->IFCR |= (1 << 1);}}
  

  总结：

  1. 中断处理：

     • 该函数是DMA1通道1的中断处理函数。当DMA1通道1触发中断时，系统会调用这个函数。

  2. 检查中断标志：

     • if(DMA1->ISR & (1<<1))：检查DMA1的中断状态寄存器（ISR）的第1位是否被置位。这一位表示DMA1通道1的传输完成中断。如果该位被置位，说明DMA1通道1完成了数据传输。

  3. 设置状态标志：

     • g_adc_dma_sta = 1;：设置一个全局标志位 g_adc_dma_sta，表示DMA传输已完成。这个标志位可以在主程序或者其他地方用来判断DMA传输状态。

  4. 清除中断标志：

     • DMA1->IFCR |= (1 << 1);：清除DMA1通道1的传输完成中断标志位。这一步是必须的，否则中断处理程序会再次触发。

  作用总结：

  • 响应DMA传输完成中断：当DMA1通道1完成数据传输时，会触发中断。
  • 设置传输完成标志：通过设置 g_adc_dma_sta，主程序或其他代码可以检测到DMA传输已完成，并进行后续处理。
  • 清除中断标志位：清除中断标志位，以便系统能处理下一次DMA传输完成中断。

• 主函数

  int main(void)
  {uint16_t i;uint16_t adcx;uint32_t sum;float temp;HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */delay_init(72);                         /* 延时初始化 */usart_init(115200);                     /* 串口初始化为115200 */led_init();                             /* 初始化LED */lcd_init();                             /* 初始化LCD */oled_init();adc_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */oled_show_string(10,0,"ADC TEST",24);oled_show_string(0, 25, "CH1_VAL:", 16);oled_show_string(0, 41, "CH1_VOL:0.000V", 16);oled_refresh_gram();lcd_show_string(110, 50, 240, 16, 32, "STM32", GREEN);lcd_show_string(105, 90, 240, 16, 24, "ADC TEST", GREEN);lcd_show_string(30, 150, 240, 16, 24, "CH1_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 180, 240, 16, 24, "CH1_VOL:0.000V", BLUE);adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);   /* 启动ADC DMA采集 */while (1){if (g_adc_dma_sta == 1){/* 计算DMA 采集到的ADC数据的平均值 */sum = 0;for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++)   /* 累加 */{sum += g_adc_dma_buf[i];printf("%d\r\n", sum);}adcx = sum / ADC_DMA_BUF_SIZE;           /* 取平均值 *//* 显示结果 */lcd_show_xnum(126, 150, adcx, 5, 24, 0, BLUE);     /* 显示ADCC采样后的原始值 */oled_show_num(65, 25, adcx, 5, 16);temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);                  /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */adcx = temp;                                        /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */lcd_show_xnum(126, 180, adcx, 1, 24, 0, BLUE);     /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */oled_show_num(64, 41, adcx, 1, 16);temp -= adcx;                                       /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */temp *= 1000;                                       /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */lcd_show_xnum(150, 180, temp, 3, 24, 0x80, BLUE);  /* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */oled_show_num(80, 41, temp, 3, 16);g_adc_dma_sta = 0;                                  /* 清除DMA采集完成状态标志 */adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);                   /* 启动下一次ADC DMA采集 */}LED0_TOGGLE();delay_ms(100);oled_refresh_gram();}
  }
  

  总结：

  adc_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */
  

  初始化ADC和DMA，使得ADC可以通过DMA方式进行数据采集，采集的数据存储在 g_adc_dma_buf 缓冲区中。

  adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);   /* 启动ADC DMA采集 */
  

  启动ADC DMA采集，使得ADC开始连续采集数据并通过DMA传输到缓冲区 g_adc_dma_buf。

  代码通过初始化和配置STM32的各种外设，实现了ADC数据的DMA采集，并在LCD和OLED上显示采集到的ADC数据和转换后的电压值。同时，通过中断和DMA机制实现了高效的数据采集和处理。

  什么时候采集，什么时候传输

  ADC采集的控制：

  • ADC的连续转换模式被启用（g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;）。这意味着ADC会连续地进行转换。
  • 但是，ADC的转换触发和数据读取是通过DMA控制的。当你调用adc_dma_enable函数时，ADC和DMA都被启动，并开始进行数据采集和传输。

  DMA传输的控制：

  • 当你停止DMA传输（例如，通过禁用DMA通道），ADC可能会继续进行转换，但是这些转换结果不会通过DMA传输到内存。这是因为DMA传输是负责将ADC转换结果传输到指定的内存缓冲区（g_adc_dma_buf）。
  • 如果DMA被禁用，但ADC继续进行转换，结果仍会存储在ADC的数据寄存器（DR）中，但不会被传输到内存。

5. 多通道ADC采集(DMA读取)实验

• 功能：使用ADC1采集(DMA读取)通道1/2/3/4/5/6的电压，在LCD模块上面显示对应的ADC转换值以及换算成电压后的电压值。可以使用杜邦线连接PA0/PA1/PA2/PA3/PA4/PA5到你想测量的电压源(0~3.3V)，然后通过TFTLCD显示的电压值。LED0闪烁，提示程序运行。

• 多通道ADC初始化函数

  void adc_nch_dma_init(uint32_t mar)
  {ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();   //使能DMA1时钟g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1;   //初始化DMA1的通道1g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;  //数据传输方向设置为外设到内存g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;  //外设地址不递增g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;      //内存地址递增g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;  //数据对齐使用半字g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;     //数据对齐使用半字g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;   //传输模式配置为正常模式g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;    //优先级设置为中等HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle);//2.将DMA和ADC句柄连接起来__HAL_LINKDMA(&g_adc_nch_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle);g_adc_nch_dma_handle.Instance = ADC1;                             //选择ADC1g_adc_nch_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;        //数据对齐方式为右对齐g_adc_nch_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE;        //扫描模式，多个通道g_adc_nch_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;            //打开连续转换模式g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 6;                    //通道数选择1个g_adc_nch_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;        //禁止规则通道组间断模式  g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;                //配置间断模式的规则通道个数g_adc_nch_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  //软件触发方式HAL_ADC_Init(&g_adc_nch_dma_handle);   //进行初始化HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_nch_dma_handle);   //校准ADCadc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_0;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_2;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_2;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_3;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_3;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_4;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_4;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_5;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_5;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_6;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3);HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0);HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_nch_dma_handle, &mar, 0);
  }
  

  多通道ADC转换与单通道ADC转换的区别：

  DMA的相关配置不需要改动；

  ADC的配置要使能扫描模式，通道数设置为6个

  g_adc_nch_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;    //打开连续转换模式
  g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 6;            //通道数选择6个
  

  设置6个通道序列：

  adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_0;                   //输入通道
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                 //转换序列
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;                   //输入通道
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_2;                 //转换序列
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_2;                   //输入通道
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_3;                 //转换序列
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_3;                   //输入通道
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_4;                 //转换序列
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_4;                   //输入通道
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_5;                 //转换序列
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_5;                   //输入通道
  adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_6;                 //转换序列
  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间
  HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置
  

• ADC MSP初始化函数

  void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
  {if(hadc->Instance == ADC1){GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};//使能时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();//配置工作模式gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;  //模拟输入HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;  //ADC外设时钟adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;     //分频因子6，时钟为72M/6=12MHz  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);  //设置ADC时钟}
  }
  

• 使能一次ADC DMA传输函数

  void adc_dma_enable(uint16_t cndtr)
  {ADC1->CR2 &= ~(1 << 0);  //CONT位置1,关闭连续转换模式DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0);      //禁用DMA通道1while(DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0)); //等待DMA通道1禁用完成DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;         //设置DMA传输数据量DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0;         //启用DMA通道1ADC1->CR2 |= 1 << 0;   //开启ADC1ADC1->CR2 |= 1 << 22;  //启用ADC1的DMA请求
  }
  

• ADC DMA采集中断服务函数

  void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
  {if(DMA1->ISR & (1<<1)){g_adc_dma_sta = 1;//清除中断标志位DMA1->IFCR |= (1 << 1);} 
  }
  

• 主函数

  int main(void)
  {uint16_t i,j;uint16_t adcx;uint32_t sum;float temp;HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);         /* 设置时钟, 72Mhz */delay_init(72);                             /* 延时初始化 */usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */led_init();                                 /* 初始化LED */lcd_init();                                 /* 初始化LCD */adc_nch_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */lcd_show_string(30,  50, 200, 16, 16, "STM32", RED);lcd_show_string(30,  70, 200, 16, 16, "ADC 6CH DMA TEST", RED);lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 110, 200, 12, 12, "ADC1_CH0_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 122, 200, 12, 12, "ADC1_CH0_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */lcd_show_string(30, 140, 200, 12, 12, "ADC1_CH1_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 152, 200, 12, 12, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */lcd_show_string(30, 170, 200, 12, 12, "ADC1_CH2_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 182, 200, 12, 12, "ADC1_CH2_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */lcd_show_string(30, 200, 200, 12, 12, "ADC1_CH3_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 212, 200, 12, 12, "ADC1_CH3_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */lcd_show_string(30, 230, 200, 12, 12, "ADC1_CH4_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 242, 200, 12, 12, "ADC1_CH4_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */lcd_show_string(30, 260, 200, 12, 12, "ADC1_CH5_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 272, 200, 12, 12, "ADC1_CH5_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);   /* 启动ADC DMA采集 */while (1){if (g_adc_dma_sta == 1){/* 循环显示通道0~通道5的结果 */for(j = 0; j < 6; j++)  /* 遍历6个通道 */{sum = 0; /* 清零 */for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE / 6; i++)  /* 每个通道采集了50次数据,进行50次累加 */{sum += g_adc_dma_buf[(6 * i) + j];      /* 相同通道的转换数据累加 */}adcx = sum / (ADC_DMA_BUF_SIZE / 6);        /* 取平均值 *//* 显示结果 */lcd_show_xnum(108, 110 + (j * 30), adcx, 4, 12, 0, BLUE);   /* 显示ADC采样后的原始值 */temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);  /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */adcx = temp;                        /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */lcd_show_xnum(108, 122 + (j * 30), adcx, 1, 12, 0, BLUE);   /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */temp -= adcx;                       /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */temp *= 1000;                       /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */lcd_show_xnum(120, 122 + (j * 30), temp, 3, 12, 0X80, BLUE);/* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */}g_adc_dma_sta = 0;                      /* 清除DMA采集完成状态标志 */adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);       /* 启动下一次ADC DMA采集 */}LED0_TOGGLE();delay_ms(100);}
  }
  

6. 单通道ADC过采样实验

• 功能：使用ADC1通道1(PA1)，通过软件方式实现16位分辨率采集外部电压，并在LCD模块上面显示对应的ADC转换值以及换算成电压后的电压值。可以使用杜邦线连接PA1到你想测量的电压源(0~3.3V)，然后通过TFTLCD显示的电压值。LED0闪烁，提示程序运行。

• 单通道ADC初始化函数

  void adc_dma_init(uint32_t mar)
  {ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();   //使能DMA1时钟g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1;   //初始化DMA1的通道1g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;  //数据传输方向设置为外设到内存g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;  //外设地址不递增g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;      //内存地址递增g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;  //数据对齐使用半字g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;     //数据对齐使用半字g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;   //传输模式配置为正常模式g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;    //优先级设置为中等HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle);//2.将DMA和ADC句柄连接起来__HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle);g_adc_dma_handle.Instance = ADC1;                             //选择ADC1g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;        //数据对齐方式为右对齐g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;        //非扫描模式，仅使用一个通道g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;            //打开连续转换模式g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1;                    //通道数选择1个g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;        //禁止规则通道组间断模式  g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;                //配置间断模式的规则通道个数g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  //软件触发方式HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle);   //进行初始化HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle);   //校准ADCadc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;                   //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3);HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0);HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_dma_handle, &mar, 0);
  }
  

  与前面的实验相比，此函数只需要修改采样时间即可

  adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;
  

• 主函数循环代码

  while (1){if (g_adc_dma_sta == 1){/* 计算DMA 采集到的ADC数据的平均值 */sum = 0;for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++)   /* 累加 */{sum += g_adc_dma_buf[i];}adcx = sum / (ADC_DMA_BUF_SIZE / ADC_OVERSAMPLE_TIMES); /* 取平均值 */adcx >>= 4;   /* 除以2^4倍, 得到12+4位 ADC精度值, 注意: 提高 N bit精度, 需要 >> N *//* 显示结果 */lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE);      /* 显示ADC采样后的原始值 */temp = (float)adcx * (3.3 / 65536);                 /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */adcx = temp;                                        /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE);      /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */temp -= adcx;                                       /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */temp *= 1000;                                       /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */lcd_show_xnum(150, 130, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);   /* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */g_adc_dma_sta = 0;                                  /* 清除DMA采集完成状态标志 */adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);                   /* 启动下一次ADC DMA采集 */}LED0_TOGGLE();delay_ms(100);}
  

  在主函数的循环代码中， 通过增加采样次数和进行移位操作，提高了ADC采样精度。

  提高精度的原理

  1. 增加采样次数：

     通过增加采样次数来进行过采样。过采样可以降低噪声，提高信噪比，从而提高分辨率。将多个采样值相加并取平均值，可以增加有效位数。

  2. 移位操作：

     通过移位操作，将结果右移，以提高分辨率。增加N位精度，需要对累加后的结果右移N位。

7. 内部温度传感器实验

• 功能： 通过ADC的通道16读取STM32F103内部温度传感器的电压值，并将其转换为温度值，显示在TFTLCD屏上。LED0闪烁用于提示程序正在运行。

• 温度计算方法：
  

• ADC内部温度传感器初始化函数

  void adc_temperature_init(void)
  {ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf;g_adc_handle.Instance = ADC1;                             //选择ADC1g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;        //数据对齐方式为右对齐g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;        //非扫描模式，仅使用一个通道g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;           //关闭连续转换模式g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;                    //通道数选择1个g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;        //禁止规则通道组间断模式  g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;                //配置间断模式的规则通道个数g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  //软件触发方式HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);   //进行初始化HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);   //校准ADCadc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_16;                  //输入通道adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                 //转换序列adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; //采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);    //通道配置
  }
  

• ADC MSP初始化函数

  void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
  {if(hadc->Instance == ADC1){RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};//使能时钟__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;  //ADC外设时钟adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;     //分频因子6，时钟为72M/6=12MHz  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);  //设置ADC时钟}
  }
  

• 使能一次ADC DMA传输函数

  uint32_t adc_get_result()
  {//4.启动A/D转换HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);   //开启ADC//5.等待规则通道转换完成HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);   //轮询转换//6.获取规则通道A/D转换结果return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);  //返回最近一次规则组的转换结果
  }
  

• 获取内部温度传感器的结果函数

  short adc_get_temperature(void)
  {uint32_t adcx;adcx = adc_get_result();short result;double temperature;temperature = adcx * (3.3 / 4096);temperature = (1.43 - temperature) / 0.0043 + 25;result = temperature * 100;return result;
  }
  

• 主函数

  int main(void)
  {short temp;HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);         /* 设置时钟, 72Mhz */delay_init(72);                             /* 延时初始化 */usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */led_init();                                 /* 初始化LED */lcd_init();                                 /* 初始化LCD */adc_temperature_init();                     /* 初始化ADC内部温度传感器采集 */lcd_show_string(30,  50, 200, 16, 16, "STM32", RED);lcd_show_string(30,  70, 200, 16, 16, "Temperature TEST", RED);lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 120, 200, 16, 16, "TEMPERATE: 00.00C", BLUE);while (1){temp = adc_get_temperature();   /* 得到温度值 */if (temp < 0){temp = -temp;lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, "-", BLUE);   /* 显示负号 */}else{lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, " ", BLUE);   /* 无符号 */}lcd_show_xnum(30 + 11 * 8, 120, temp / 100, 2, 16, 0, BLUE);    /* 显示整数部分 */lcd_show_xnum(30 + 14 * 8, 120, temp % 100, 2, 16, 0X80, BLUE); /* 显示小数部分 */LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁,提示程序运行 */delay_ms(250);}
  }
  

8. 光敏传感器实验

声明：资料来源（战舰STM32F103ZET6开发板资源包）

1. Cortex-M3权威指南(中文).pdf
2. STM32F10xxx参考手册_V10（中文版）.pdf
3. STM32F103 战舰开发指南V1.3.pdf
4. STM32F103ZET6（中文版）.pdf
5. 战舰V4 硬件参考手册_V1.0.pdf