江协科技STM32学习- P22 实验-ADC单通道/ADC多通道

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stem32江科大自学笔记-CSDN博客

术语：

英文缩写	描述
GPIO：General Purpose Input Onuput	通用输入输出
AFIO：Alternate Function Input Output	复用输入输出
AO：Analog Output	模拟输出
DO：Digital Output	数字输出
内部时钟源 CK_INT：Clock Internal	内部时钟源
外部时钟源 ETR：External clock	时钟源 External clock
外部时钟源 ETR：External clock mode 1	外部时钟源 Extern Input pin 时钟模式1
外部时钟源 ETR：External clock mode 2	外部时钟源 Extern Trigger 时钟模式2
外部时钟源 ITRx：Internal trigger inputs	外部时钟源，ITRx （Internal trigger inputs）内部触发输入
外部时钟源 TIx：external input pin	外部时钟源 TIx （external input pin）外部输入引脚
CCR：Capture/Comapre Register	捕获/比较寄存器
OC：Output Compare	输出比较
IC：Input Capture	输入捕获
TI1FP1：TI1 Filter Polarity 1	Extern Input 1 Filter Polarity 1，外部输入1滤波极性1
TI1FP2：TI1 Filter Polarity 2	Extern Input 1 Filter Polarity 2，外部输入1滤波极性2

正文：

0. 概述

从 2024/06/12 定下计划开始学习下江协科技STM32课程，接下来将会按照哔站上江协科技STM32的教学视频来学习入门STM32 开发，本文是视频教程 P2 STM32简介一讲的笔记。

定时器共四个部分，分为八个小节笔记。本小节为第一部分第一节。

🌳在第一部分，是定时器的基本定时的功能：定时中断功能、内外时钟源选择

🌳在第二部分，是定时器的输出比较功能，最常见的用途是产生PWM波形，用于驱动电机等设备

🌳在第三部分，是定时器的输入捕获功能和主从触发模式，来实现测量方波频率

🌳在第四部分，是定时器的编码器接口，能够更加方便读取正交编码器的输出波形，编码电机测速

1.🚢第一个代码：AD单通道

接线图：

电位器的内部结构是这样的：

左边和右边的两个引脚接的是电阻的两个固定端，中间这个引脚接的是滑动抽头。电位器外边这里有个十字形状的槽，可以拧，往左拧抽头就往左靠，往右拧，抽头就往右靠。所以外围电路这里，我们把左边的固定端接在负极，右边的固定端接在正极，中间就可以输出，从负极到正极可调的电压了，把可调的电压输出接在PA0。

2.🚢ADC初始化步骤

AD的初始化看这个结构图

ADC初始化的步骤具体的步骤：

🦄第一步，开启RCC时钟，包括ADC和GPIO的时钟。另外这里ADC CLK的分频器也需要配置一下。

🦄第二步，配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入的模式。

🦄第三步，配置多路开关

把左边的通道接入到右边的规则组列表里。这个过程就是我们之前说的点菜，把各个通道的菜列在菜单里。

🦄第四步，配置ADC转换器，在库函数里是用结构体来配置的，可以配置这一大块电路的参数。

如果需要模拟看门狗，会有几个函数用来配置阈值和监测通道的。

如果想开启中断，就在中断输出控制里用ITconfig函数开启对应的中断输出，然后再在NVIC里配置一下优先级，这样就能触发中断了。

不过模拟看门狗中断我们本节暂时不用。

第五步，开关控制，调用一下ADC_Cmd的函数开启ADC。

这样ADC就配置完成了就能正常工作了。

第六步，校准

当然在开启ADC之后，根据手册里的建议，我们还可以对ADC进行一下校准，这样可以减小误差。在ADC工作的时候，如果想要软件触发转换，会有函数可以触发。如果想读取转换结果，也会有函数，可以读取结果。这个等会介绍扩函数的时候就可以看到了。

3.🚢ADC相关的库函数

首先我们看一下ADC CLK的配置函数，打开这个rcc.h文件，拖到最后。

这个函数是用来配置ADC CLK分频器的。它可以对APB2的72MHz时钟选择二、四、六、八分频，输入到ADC CLK，这就是这个函数的作用。

然后我们找一下ADC的库函数，打开adc.h文件，拖到最后。

三个初始化相关函数

这三个函数和其它模块的库函数一样，都是老朋友，不用多讲了。

ADC_Cmd

这个是用于给ADC上电的，也就是这里的开关控制

ADC_DMACmd

这个是用于开启DMA输出信号的。如果使用DMA转运数据，就得调用这个函数。这个我们下节讲DMA的时候再用。

ADC_ITConfig

中断输出控制，也就是这里用于控制某个中断能不能通过NVIC

四个校准相关函数

接下来这里有四个函数

分别是复位校准、获取复位校准状态、开始校准、获取开始校准状态，这就是用于控制校准的函数。我们在ADC初始化完成之后依次调用就行了。

ADC_SoftwareStartConvCmd

ADC软件开始转换控制，这个就是用于软件触发的函数了，调用一下就能软件触发转换了，也就是这里的触发控制，我们目前使用软件触发。

ADC_GetSoftwareStartConvStatus

ADC获取软件开始转换状态，从名字上来看，这个函数好像是判断转换是不是正在进行的。我们是不是可以调用这个函数来判断转换是否已经结束？答案是不行的。这个函数就是用来获取CR2的SWSTART这一位。

在手册里可以看到这一位的作用是开始转换规则通道，由软件设置该位以启动转换，转换开始后硬件马上清除此位。

因此，ADC_SoftwareStartConvCmd这个函数就是给SWSTART位置1，以开始转换的。

而ADC_GetSoftwareStartConvStatus这个函数是返回SWSTART的状态。

由于SWSTART位在转换开始后立刻清零了。所以这个函数的返回值跟转换是否结束毫无关系。

那如何才能知道转换是否结束？

我们需要用到下面这个函数：

ADC_GetFlagStatus

获取标志位状态，然后参数给EOC的标志位，判断EOC标志位是不是置1了。如果转换结束，EOC标志位置1，然后调用这函数判断标志位。这样才是正确的判断转换是否结束的方法。

所以ADC_GetSoftwareStartConvStatus这个函数其实没啥用，我们一般不用，不要被它误导了。

然后下面这两个函数是用来配置间断模式的。

第一个函数是每隔几个通道间断一次。第二个函数是是不是启用间断模式。需要间断模式的话，可以了解一下。

ADC_RegularChannelConfig

DC规则组通道配置，这个函数比较重要。它的作用就是给序列的每个位置填写指定的通道，就是填写点菜菜单的过程

第一个参数是ADCx，第二个ADC channel就是理想指定的通道。第三个rank就是序列几的位置。然后第四个sample time就是指定通道的采样时间。

ADC_ExternalTrigConvCmd

ADC外部触发转换控制，就是是否允许外部触发转换。

ADC_GetConversionValue

ADC获取转换值，这个函数也比较重要，就是获取AD转换的数据寄存器，读取转换结果，就要使用这个函数。

ADC_GetDualModeConversionValue

之后，ADC获取双模式转换值，这个是双ADC模式读取转换结果的函数，我们暂时不用。

以上这些函数就是对ADC的一些基本功能和规则组的配置。

九个配置ADC注入组的函数

然后接下来这里有一大批函数，里面都带了一个injected，就是注入组的意思。

这一大批函数都是对ADC注入组进行配置的。

三个模拟看门狗配置的函数

然后下面的这三个函数就是对模拟看门狗进行配置的。

第一个是是否启动模拟看门狗。第二个是配置高低阈值。第三个是配置看门的通道。

ADC_TempSensorVrefintCmd

ADC温度传感器内部参考电压控制，这个是用来开启内部的两个通道的。如果你要用这两个通道，得调用一下这个函数开启一下，要不然是读不到正确的结果的。

四个获取或清除标志位函数

分别是获取标志位状态、清除标志位、获取中断状态、清除中断挂起位，这些函数也是常用函数了，不用多说。

看完这些函数我们来开始写代码。

4.🚢代码实现

//配置ADC是工作在独立模式，还是双ADC模式
//独立模式，ADC1和ADC2各转换各的
#define ADC_Mode_Independent                       ((uint32_t)0x00000000)
//其余的都是双ADC模式，相对比较复杂
#define ADC_Mode_RegInjecSimult                    ((uint32_t)0x00010000)
#define ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig               ((uint32_t)0x00020000)
#define ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl            ((uint32_t)0x00030000)
#define ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl            ((uint32_t)0x00040000)
#define ADC_Mode_InjecSimult                       ((uint32_t)0x00050000)
#define ADC_Mode_RegSimult                         ((uint32_t)0x00060000)
#define ADC_Mode_FastInterl                        ((uint32_t)0x00070000)
#define ADC_Mode_SlowInterl                        ((uint32_t)0x00080000)
#define ADC_Mode_AlterTrig                         ((uint32_t)0x00090000)

ADC校准，如下四个函数对应ADC校准的四个步骤

//1.复位校准
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
//2.等地复位校准
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
//3.开始校准
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
//4.等待校准完成
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

4.1 实验1-单ADC转换

代码 AD.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "AD.h"void AD_Init(void)
{//开启RCC时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//APB2 GPIOA时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//APB2 GPIOA时钟//RCC_ADC Clock预分频值RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);	//RCC_ADC_Clock=72Mhz/6=12Mhz//GPIOA_Pin0配置为模拟输入//GPIOA_Pin0作为ADC1的输入通道1GPIO_InitTypeDef gpioInitStructure;gpioInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;gpioInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;gpioInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &gpioInitStructure);//ADC模拟输入多路开关选择ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//ADC_Init初始化ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;ADC_StructInit(&ADC_InitStruct);ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//非外部触发，软件触发方式ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//ADC使用非扫描模式ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;	//ADC使用非连续转换模式(单次模式)ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;				//ADC规则组转换列表里的数目ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);//ADC开关ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//ADC校准ADC_ResetCalibration(ADC1);							//软件置标志位while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);	//当校准完成之后，硬件自动清除标志位ADC_StartCalibration(ADC1);							//软件置标志位while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);		//当校准完成之后，硬件自动清除标志位
}uint16_t GetValue(void)
{uint16_t ADCValue;//软件ADC触发转换ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//等待ADC完成while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);ADCValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);	//读取清除EOC标志位return ADCValue;
}

代码AD.h

#ifndef __AD_H__
#define __AD_H__void AD_Init(void);
uint16_t GetValue(void);#endif

代码 main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "oled.h"
#include "Countersensor.h"
#include "Encoder.h"
#include "Timer.h"
#include "AD.h"
#include "Delay.h"extern uint16_t Num;int main(int argc, char *argv[])
{	uint16_t ADValue;OLED_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Cnt:");AD_Init();OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");while(1){ADValue = GetValue();OLED_ShowNum(2, 1, ADValue, 6);Delay_ms(100);}return 1;
}

实验结果：

如果想显示一下实际的电压值怎么办？

这只需要对这个数据进行一个线性变换就行了。我们在上面定义一个变量表示电压

然后我们将转换的结果再进行一下运算Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3;，这样就能得到电压值。

另外这里要注意因为AD value是整数，在除4095之后会舍弃掉小数部分，这样会导致计算错误。所以我们先把AD value类型强转为float，这样再除才不会出问题。

由于目前我们的OLED驱动还没有显示浮点数的函数（这个之后讲OLED的时候再加）。目前这里我们如果想显示浮点数，可以用显示整数的函数来操作。

如果直接用显示整数的函数的话，小数就会舍弃掉，所以我们要用两个显示整数的函数，将第二个显示整数的函数的值再进行一下处理变成小数显示出来，也就是先把书扩大100倍，比如原来是1.23，现在就是123，然后再对100取余，就是23，这样就把1.23的小数部分取出来了。

另外由于浮点数是不能取余的，所以(Voltage * 100)要括起来，然后再进行强制类型转换变成整数，再对它取余。这样就可以显示浮点数了。

这里实际上AD值等于4096时才对应3.3V负，会有一个数的偏差，所以AD值最大的4095实际上对应的应该是比3.3V小一丢丢，没有办法达到满量程3.3V，这个是受限于ADC的结构，具体就不再细说了。总之就是认为4095对应3.3V伏可以，认为,4096对应3.3V也可以，只有一点点偏差，也看不出来差别。

如果就只是进行阈值判断数据记录的话，也可以不进行变换，直接使用原始的AD数据，这样也是可以

连续转换模式

目前我们使用的是第一种转换方式：单次转换、非扫描。

我们还可以使用第二种转换方式：连续转换、非扫描。这个模式的好处就是不需要不断的触发，也不需要等待转换完成的。

这种模式只要对程序稍作修改就行。我们要切换为连续转换模式，那么这个参数就要改成enable。

连续转换仅需要在最开始触发一次就行了，所以这里软件触发转换的函数就可以挪到初始化的最后，即在初始化完成之后，触发一次就行了。

所以在这里就不需要判断标志位这行代码了，

直接return数据寄存器的值就行了。这样程序就是单通道连续转换非扫描的模式。

下载程序现象和刚才是一样的，也能实现单通道的AD转换。这就是连续转换非车描的模式。

4.2 实验2，多通道ADC

接线图：

在这里我们使用了四个AD通道，第一个通道还是电位器，接在PA0口。之后上面又接了三个传感器模块，分别是光敏传感器，热敏传感器、反射式红外传感器，它们的vcc和gnd都分别接在面包板的正负极。然后这个AO就是模拟量的输出引脚，三个模块的AO分别接在PA1，PA2和PA3口，加上电位器的PA0，总共是四个输入通道，同样这些GPIO口也是可以在PA0到PB1之间任意选择的。这里就选择前四个。

如何实现多通道采集？

我们首先想到的应该是后面这两种扫描模式

利用这个列表把四个通道都填进去，然后触发转换，这样就能实现多通道了。

这样确实是一种不错的方法，但是有个数据覆盖的问题。

如果想要用扫描模式实现多通道，最好要配合DMA来实现。我们下节讲完DMA之后，再来试一下扫描模式。

那我们一个通道转换完成之后，手动把数据转运出来不就行了吗？为啥非要用DMA来转运？

这个方案看似简单，但是实际操作起来会有一些问题。

第一个问题就是在扫描模式下，启动列表之后，它里面每一个单独的通道转换完成之后，不会产生任何的标志位，也不会触发中断。你不知道某一个通道是不是转换完了。它只有在整个列表都转换完成之后，才会产生一次EOC标志位，才能触发中断。而这时前面的数据就已经覆盖丢失了。
第二个问题就是AD转换是非常快的，刚才我们也计算过转换一个通道，大概只有几微秒。也就是说，如果你不能在几微秒的时间内把数据转运走，数据就会丢失，这对我们程序手动转移数据要求就比较高了。

所以在扫描模式下，手动转移数据是比较困难的。不过比较困难，也不是说手动转运不可行，我们可以使用间断模式，在扫描的时候，每转换一个通道就暂停一次，等我们手动把数据转运走之后再继续触发，继续下一次转换。这样可以实现手动转移数据的功能。

但是由于单个通道转换完成之后，没有标志位。所以启动转换完成之后，只能通过Delay延时的方式，延时足够长的时间，才能保证转换完成，这种方式既不能让我们省心，也不能提高效率。所以我们暂时不推荐使用。

这些方法都不行，我们本节是不是就不能实现多通道了？答案是能实现，而且非常简单，怎么实现？

我们可以使用单次转换、非扫描的模式来实现多通道。只需要在每次触发转换之前，手动更改一下列表第一个位置的通道就行了。

比如，第一次转换，先写入通道0，之后触发，等待、读值。第二次转换，再把通道0,改成通道1，之后触发，等待、读值。第三次转换，再先改成通道二修改......这样在转换前先指定一下通道，再启动转换，就可以轻松的实现多通道转换的功能了。

那么我们本次的代码就比较简单，只需要做一些简单的修改就行了。

我们可以把这个填充通道的这一句代码剪切，

然后放到触发转换之前

然后我们想指定的通道，可以作为成AD_GetValue函数的参数

这样就行了。

这样我们在调用AD_GetValue进行转换时，只需要指定一个转换的通道，返回值就是我们指定通道的结果了。

接下来我们现在要指定的通道是通道0/1/2/3，所以上面这里的GPIO初始化也不要忘了加上这几个引脚。

源码如下：

AD.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "AD.h"void AD_Init(void)
{//开启RCC时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//APB2 GPIOA时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//APB2 GPIOA时钟//RCC_ADC Clock预分频值RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);	//RCC_ADC_Clock=72Mhz/6=12Mhz//GPIOA_Pin0配置为模拟输入//GPIOA_Pin0作为ADC1的输入通道1GPIO_InitTypeDef gpioInitStructure;gpioInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;gpioInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;gpioInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &gpioInitStructure);//ADC_Init初始化ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;ADC_StructInit(&ADC_InitStruct);ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;	//非外部触发，软件触发方式ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;			//ADC使用非扫描模式ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;	//ADC使用非连续转换模式(单次模式)//ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;	//ADC使用非连续转换模式(单次模式)ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;				//ADC规则组转换列表里的数目ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);//ADC开关ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//ADC校准ADC_ResetCalibration(ADC1);							//软件置标志位while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);	//当校准完成之后，硬件自动清除标志位ADC_StartCalibration(ADC1);							//软件置标志位while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);		//当校准完成之后，硬件自动清除标志位}uint16_t GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{uint16_t ADCValue;//ADC模拟输入多路开关选择ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//软件ADC触发转换ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//等待ADC完成while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);ADCValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);	//读取清除EOC标志位return ADCValue;
}

AD.h

#ifndef __AD_H__
#define __AD_H__void AD_Init(void);
uint16_t GetValue(uint8_t ADC_Channel);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "oled.h"
#include "Countersensor.h"
#include "Encoder.h"
#include "Timer.h"
#include "AD.h"
#include "Delay.h"extern uint16_t Num;int main(int argc, char *argv[])
{	uint16_t ADValue;float voltage;OLED_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Cnt:");AD_Init();OLED_ShowString(1, 1, "AD1:0000");OLED_ShowString(2, 1, "AD2:0000");OLED_ShowString(3, 1, "AD3:0000");OLED_ShowString(4, 1, "AD3:0000");while(1){ADValue = GetValue(ADC_Channel_0);OLED_ShowNum(1,5,ADValue,4);ADValue = GetValue(ADC_Channel_1);OLED_ShowNum(2,5,ADValue,4);ADValue = GetValue(ADC_Channel_2);OLED_ShowNum(3,5,ADValue,4);ADValue = GetValue(ADC_Channel_3);OLED_ShowNum(4,5,ADValue,4);Delay_ms(100);}return 1;
}

实验结果：