蓝桥杯嵌入式学习笔记(7):ADC程序设计

目录

前言

1. ADC原理

1.1 主要特性

1.2 模拟输出电路图

2. 使用CubeMX进行源工程的配置

2.1 引脚配置

2.2 配置AD1 

2.3 配置AD2

2.4 配置时钟

3. 代码编程 

3.1 预备工作 

3.2 bsp_adc.h文件编写

3.3 bsp_adc.c文件编写

3.4 main.c编写

3.4.1 时钟函数配置

3.4.2 头文件引用

3.4.3 变量声明

3.4.4 子函数声明

3.4.5 函数定义

 3.4.6 main函数编写

4. 测试

前言

因本人备赛蓝桥杯嵌入式省赛，故编写此学习笔记进行学习上的记录。

上文我们实现了IIC程序设计，本文我们进行ADC程序设计。

1. ADC原理

STM32G431内部集成2个有最高12位ADC（ADC1、ADC2），它们是逐次逼近型模数转换器。

1.1 主要特性

可配置的转换精度：6位，8位，10位，12位

转换电压范围： 0 ~ VREF+（一般接到3.3V电源，不能超过STM32芯片电源电压）

19个转换通道：16个外部通道（IO引脚） + 3个内部通道（温度传感器、内部电压参考、电池供电监测）

采样时间可配置

扫描方向可配置

多种转换模式：单次，连续

数据存放对齐方式可配置：左对齐，右对齐（ADC的结果存储在一个左对齐或右对齐的 16 位数据寄存器中）

启动转换方式可配置：软件触发，硬件触发

可设置上下门限的模拟看门狗

DMA功能

在转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断

1.2 模拟输出电路图

嵌入式实训平台CT117E-M4的模拟输出如下

​

其中PB15引脚连接R37电阻，PB12引脚连接R38电阻。

2. 使用CubeMax进行源工程的配置

2.1 引脚配置

将PB12配置为ADC1_IN11

将PB15配置为ADC2_IN15

​

2.2 配置AD1 

​

​ 

在Pinout&Configuration页面中的【Analog】目录中AD1的Mode选择IN11 Single。

在【Config】中配置【ADC_Settings】的【Clock Prescaler】选择【Asynchronous clock mode divided by 2】。

在【Config】中配置【ADC_Regular_Conversion Mode】的【Rank】选择【Sampling Time】为【640.5 Cycles】。

2.3 配置AD2

在Pinout&Configuration页面中的【Analog】目录中AD2的Mode选择IN15 Single。

在【Config】中配置【ADC_Settings】的【Clock Prescaler】选择【Asynchronous clock mode divided by 2】。

在【Config】中配置【ADC_Regular_Conversion Mode】的【Rank】选择【Sampling Time】为【640.5 Cycles】。

2.4 配置时钟

在【Clock Configuration】 中将ADC12的时钟源改为PLLP

​

配置完成后就生成代码

3. 代码编程 

3.1 预备工作 

接下来我们在Test_Project工程里的Src文件夹创建BSP\ADC\bsp_adc.c，同理，在Inc文件夹创建BSP\ADC\bsp_adc.h。这就是我们后面要编写的中间层代码文件。

打开Test_Project工程，进行文件Group的添加

​

在bsp_adc.c中添加依赖头文件

#include "ADC/bsp_adc.h"

 在Group中添加HAL库的相关文件，添加stm32g4xx_hal_adc.c和stm32g4xx_hal_adc_ex.c。

​

在stm32g4xx_hal_conf.h中去掉#define HAL_ADC_MODULE_ENABLED 的注释

#define HAL_ADC_MODULE_ENABLED

3.2 bsp_adc.h文件编写

拷贝Source工程生成的adc.h代码，并定义获取ADC的函数

#include "main.h"extern ADC_HandleTypeDef hadc1;
extern ADC_HandleTypeDef hadc2;void ADC1_Init(void);
void ADC2_Init(void);uint16_t getADC1(void);
uint16_t getADC2(void);

3.3 bsp_adc.c文件编写

 拷贝Source工程生成的adc.c代码。

#include "ADC/bsp_adc.h"ADC_HandleTypeDef hadc1;
ADC_HandleTypeDef hadc2;void ADC1_Init(void)
{ADC_MultiModeTypeDef multimode = {0};ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.GainCompensation = 0;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;hadc1.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;hadc1.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_PRESERVED;hadc1.Init.OversamplingMode = DISABLE;if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Configure the ADC multi-mode*/multimode.Mode = ADC_MODE_INDEPENDENT;if (HAL_ADCEx_MultiModeConfigChannel(&hadc1, &multimode) != HAL_OK){Error_Handler();}sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_11;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_640CYCLES_5;sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED;sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;sConfig.Offset = 0;if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}
}void ADC2_Init(void)
{ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};hadc2.Instance = ADC2;hadc2.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;hadc2.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;hadc2.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc2.Init.GainCompensation = 0;hadc2.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;hadc2.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;hadc2.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;hadc2.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;hadc2.Init.NbrOfConversion = 1;hadc2.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc2.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc2.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;hadc2.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;hadc2.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_PRESERVED;hadc2.Init.OversamplingMode = DISABLE;if (HAL_ADC_Init(&hadc2) != HAL_OK){Error_Handler();}sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_15;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_640CYCLES_5;sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED;sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;sConfig.Offset = 0;if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc2, &sConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}
}static uint32_t HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED=0;void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if(adcHandle->Instance==ADC1){HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED++;if(HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED==1){__HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();}__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);}else if(adcHandle->Instance==ADC2){HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED++;if(HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED==1){__HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();}__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);}
}void HAL_ADC_MspDeInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{if(adcHandle->Instance==ADC1){HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED--;if(HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED==0){__HAL_RCC_ADC12_CLK_DISABLE();}HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_12);}else if(adcHandle->Instance==ADC2){HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED--;if(HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED==0){__HAL_RCC_ADC12_CLK_DISABLE();}HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_15);}
}

 编写获取ADC1和ADC2的代码，首先进行ADC采集的开始，然后调用HAL库的获取并返回。

uint16_t getADC1(void)
{uint16_t adc = 0;HAL_ADC_Start(&hadc1);adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);return adc;
}
uint16_t getADC2(void)
{uint16_t adc = 0;HAL_ADC_Start(&hadc2);adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc2);return adc;
}

3.4 main.c编写

3.4.1 时钟函数配置

拷贝Source工程生成的时钟配置代码

void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};/** Configure the main internal regulator output voltage*/HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters* in the RCC_OscInitTypeDef structure.*/RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = RCC_PLLM_DIV3;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks*/RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Initializes the peripherals clocks*/PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1|RCC_PERIPHCLK_ADC12;PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;PeriphClkInit.Adc12ClockSelection = RCC_ADC12CLKSOURCE_PLL;if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK){Error_Handler();}
}

3.4.2 头文件引用

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "LCD\bsp_lcd.h"
#include "ADC\bsp_adc.h"

3.4.3 变量声明

//变量声明
__IO uint32_t uwTick_Lcd_Set_Point;//LCD减速//*LCD显示专用变量
unsigned char Lcd_Disp_String[22];

3.4.4 子函数声明

//***子函数声明区
void SystemClock_Config(void);
void Lcd_Proc(void);

3.4.5 函数定义

void Lcd_Proc(void)
{if((uwTick - uwTick_Lcd_Set_Point)<200)return;uwTick_Lcd_Set_Point = uwTick;sprintf((char*)Lcd_Disp_String,"R37:%4.2fV",(getADC2()*3.3)/4096);LCD_DisplayStringLine(Line3,Lcd_Disp_String);sprintf((char*)Lcd_Disp_String,"R38:%4.2fV",(getADC1()*3.3)/4096);LCD_DisplayStringLine(Line4,Lcd_Disp_String);
}

 3.4.6 main函数编写

int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();LCD_Init();LCD_Clear(White);LCD_SetBackColor(White);LCD_SetTextColor(Blue);ADC1_Init();ADC2_Init();while (1){Lcd_Proc();}
}

4. 测试

将代码进行编译并下载到开发板上。效果如下图所示。

​ 

至此，本节就大功告成了！ 

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