嵌入式——模拟/数字转换器（ADC）补充-编程知识

一、ADC简介

二、ADC功能

1.电压输入范围

2.输入通道

3. 转换顺序

（1）规则序列

（2）注入序列

4.触发源

5. 转换时间

（1） ADC时钟

（2）采样时间

6. 数据寄存器

（1）规则数据寄存器

（2）注入数据寄存器

7. 中断

（1）转换结束中断

（2）模拟看门狗中断

（3）DMA请求

8. 电压转换

三、ADC配置步骤（单通道ADC采集，DMA读取）

一、ADC简介

STM32F103系列有3个ADC，精度为12位，每个ADC最多有16个外部通道。其中ADC1和ADC2都有16个外部通道，ADC3根据CPU引脚的不同通道数也不同，一般都有8个外部通道。ADC的模式非常多，功能非常强大。

二、ADC功能

1.电压输入范围

ADC输入范围为：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+，具体电压由VREF-、VREF+、VDDA、VssA这4个外部引脚决定。

在设计原理图的时候，一般把VssA和VREF-接地，把VREF+和VDDA接3V3，得到ADC的输入电压范围为0~3.3V。

如果想让 输入的电压范围变宽，达到可以测试负电压或者更高的正电压，则可以在外部加一个电压调理电路，把需要转换的电压抬升或者降压到 0～3.3V，这样ADC就可以测量。

2.输入通道

确定好ADC的输入电压之后，电压通过通道输入到ADC。STM32的ADC有18个通道，其中外部的16个通道就是框图中的ADCx_IN0~ADCx_IN15，这16个通道对应着不同的 lO口。ADC1/2/3还有内部通道：ADC1的通道16连接到了芯片内部的温度传感器，Vrefint连接到了通道17；ADC2的模拟通道16和17连接到了内部的VSS；ADC3的模拟通道9、14、15、16和17连接到了内部的VSS。

外部的16个通道在转换的时候又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。

（1）规则通道：我们用到的都是这个通道。

（2）注入通道：是一种在规则通道转换的时候强行插入要转换的一种通道。如果在规则通道转换过程中有注入通道插队，那么就要先转换完注入通道，等注入通道转换完成后，再回到规则通道的转换流程。所以，注入通道只有在规则通道存在时才会出现。

3. 转换顺序

（1）规则序列

规则序列寄存器有3个（SQR3、SQR2、 SQR1）。SQR3控制着规则序列中的第1～6个转换，对应的位为：SQ1[4:0] ~ SQ6[4:0]，第一次转换的是位4:0 SQ1[4:0]。SQR2控制着规则序列中的第7～12个转换，对应的位为：SQ7[4:0] ~ SQ12[4:0]。SQR1控制着规则序列中的第13～16个转换，对应位为：SQ13[4:0] ~ SQ16[4:0]。

具体使用多少个通道，由SQR1的位L[3:0]决定，最多16个通道。

（2）注入序列

注入序列寄存器JSQR只有一个，最多支持4个通道，具体多少个由JSQR的JL[2:0]决定。如果JL的值小于4，则JSQR与SQR决定转换顺序的设置不一样，第一次转换的不是JSQR1[4:0]，而是JCQRx[4:0]，x=（4-JL），与SQR相反。如果JL=00（1个转换），那么转换的顺序从JSQR4[4:0]开始，而不是从JSQR1[4:0]开始。当儿等于4时，与SQR一样。

4.触发源

通道选好了，转换的顺序也设置好了，接下来开始转换。ADC可以由ADC控制寄存器2 （ADC_CR2）的ADON位来控制，写1的时候开始转换，写0的时候停止转换( 开启ADC转换最简单的控制方式 )。

除此之外，ADC还支持触发转换，这个触发包括内部定时器触发和外部IO触发。触发源有很多，具体选择哪一种触发源，由ADC控制寄存器2 （ADC_CR2）的EXTSEL[2:0]和JEXTSEL[2:0]位控制。EXTSEL[2:0]用于选择规则通道的触发源，JEXTSEL[2:0]用于选择注入通道的触发源。选定好触发源之后，触发源是否要激活，则由ADC控制寄存器2 （ADC_CR2）的EXTTRIG和JEXTTRIG位来激活。

5. 转换时间

（1） ADC时钟

ADC输入时钟ADC_CLK由PCLK2经过分频产生，最大是14MHz。分频因子由RCC时钟配置寄存器RCC_CFGR的位15:14 ADCPRE[1:0]设置，可以是2、4、6、8分频。

注：没有1分频。一般设置 PCLK2=HCLK=72MHz。

（2）采样时间

ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入的电压进行采样，采样的周期数可通过ADC采样时间寄存器ADC_SMPR1和ADC_SMPR2中的SMP[2:0]位设置，ADC_SMPR2控制的是通道0~9，ADC_SMPR1控制的是通道10～17。每个通道可以分别用不同的时间采样。其中采样周期最小是1.5个（如果要达到最快的采样可以设置采样周期为1.5周期）。

这里说的 周期就是 1 / ADC_CLK。

ADC的转换时间与ADC的输入时钟和采样时间有关，公式为：Tconv = 采样时间 + 12.5个周期。

ADCLK=14MHz（最高），采样时间设置为1.5周期（最快），那么总的转换时间（最短）Tconv = 1.5周期 + 12.5周期 = 14周期 = 1𝛍s。

一般设置 PCLK2=72MHz，经过ADC预分频器能分频到的最大时钟只能是12MHz，采样周期设置为 1.5周期，算出 最短的转换时间为 1.17𝛍s，这个才是最常用的。

6. 数据寄存器

ADC转换后的数据根据转换组的不同，规则组的数据放在ADC_DR寄存器中，注入组的数据放在JDRx中。

（1）规则数据寄存器

ADC规则组数据寄存器ADC_DR只有一个，是一个32位的寄存器，低16位在单ADC时使用，高16位用于在ADC1的双模式下保存ADC2转换的规则数据（双模式就是ADC1和ADC2同时使用）。

在单模式下，ADC1/2/3都不使用高16位。因为ADC的精度是12位，无论ADC_DR的高16或者低16位都放不满，只能左对齐或者右对齐，具体以哪一种方式存放，由ADC_CR2的第11位ALIGN设置。

规则通道可以有 16个之多，可规则数据寄存器只有一个，如果使用多通道转换，那转换的数据就全部都挤在了 DR里面，前一个时间点转换的通道数据，就会被下一个时间点的另外一个通道转换的数据覆盖掉。所以当通道转换完成后就应该把数据取走，或者开启DMA模式，把数据传输到内存里面，不然就会造成数据的覆盖。最常用的做法就是开启DMA传输。