STM32 HAL库F103系列之ADC实验（一）

 ADC工作原理：

1、输入通道：

 2、转换序列：

A/D转换被组织为两组：规则组（常规转换组）和注入组（注入转换组）

规则组最多可以有16个转换，注入组最多有4个转换

 规则组和注入组执行优先级对比

 3、触发源：

触发转换的方法有两种：

        （1）ADON位触发转换(仅限F1系列)

                当ADC_CR2寄存器的ADON位为1时，再单独给ADON位写1，只能启动规则组转换

        （2）外部事件触发转换

                外部事件触发转换分为：规则组外部触发和注入组外部触发

 4、转换时间：

 

5、数据寄存器：

6、中断：

7、单次转换模式和连续转换模式：

8、扫描模式：

不同模式组合的作用

单通道ADC采集实验

实验需要用杜邦线把RV1和ADC给连接起来

实验要求:

1，功能描述

        通过ADC1通道1（PA1）采集电位器的电压，并显示ADC转换的数字量及换算后的电压值

2，确定最小刻度

        VREF+ = 3.3V  0V≤VIN≤3.3V  最小刻度 = 3.3 / 4096   F4/F7/H7系列还需要考虑ADC分辨率

 3，确定转换时间

        采样时间239.5个ADC时钟周期为例，可以得到转换时间为21us

4，模式组合

        单次转换模式、不使用扫描模式

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()     配置NVIC、CLOCK、GPIO等

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()

相关HAL库函数介绍：

 关键结构体介绍：

typedef struct 
{ 
ADC_TypeDef *Instance; 			/* ADC 寄存器基地址 */ ADC_InitTypeDef Init; 				/* ADC 参数初始化结构体变量 */ DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle; 	/* DMA 配置结构体 */…… 
} ADC_HandleTypeDef;

typedef struct{ uint32_t DataAlign; 					/* 设置数据的对齐方式 */ uint32_t ScanConvMode; 				/* 扫描模式 */ FunctionalState ContinuousConvMode; 	/* 开启单次转换模式或者连续转换模式 */ 	uint32_t NbrOfConversion; 				/* 设置转换通道数目 */ FunctionalState DiscontinuousConvMode; 	/* 是否使用规则通道组间断模式 */ uint32_t NbrOfDiscConversion; 			/* 配置间断模式的规则通道个数 */ uint32_t ExternalTrigConv; 				/* ADC 外部触发源选择 */ 
} ADC_InitTypeDef;

typedef struct 
{ uint32_t Channel; 			/* ADC 转换通道*/ uint32_t Rank; 			/* ADC 转换顺序 */ uint32_t SamplingTime; 	/* ADC 采样周期 */ 
}  ADC_ChannelConfTypeDef;

 原理图：

 源码

adc.c

#include "./BSP/ADC/adc.h"ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;/* ADC单通道*/
void adc_init(void)
{ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};g_adc_handle.Instance = ADC1;g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;//软件触发HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);
}
/* ADC MSP初始换函数*/
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{if(hadc->Instance == ADC1){RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;            /* 模拟功能 */HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);       /* 初始化LED0引脚 */adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);}
}
/* 获得ADC转换后的结果函数*/
uint32_t adc_get_result(void)
{HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);
}

adc.h

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"void adc_init(void);
uint32_t adc_get_result(void);#endif

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"int main(void)
{uint16_t adcx;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_init();lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC TEST", RED);lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */while (1){adcx = adc_get_result();lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE);  /* 显示ADCC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(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. */LED0_TOGGLE();delay_ms(100);}}

单通道ADC采集(DMA读取)实验

 实验简要：

1，功能描述   （通过DMA读取数据）

        通过ADC1通道1（PA1）采集电位器的电压，并显示ADC转换的数字量及换算后的电压值

2，确定最小刻度

        VREF+ = 3.3V  0V≤VIN≤3.3V  最小刻度 = 3.3 / 4096  （F4/F7/H7系列还需要考虑ADC分辨率）

3，确定转换时间

       采样时间239.5个ADC时钟周期为例，可以得到转换时间为21us

 4，模式组合

       连续转换模式、不使用扫描模式 

配置步骤：

1，初始化DMA

        HAL_DMA_Init()

2，将DMA和ADC句柄联系起来

        __HAL_LINKDMA()

3，配置ADC工作参数、ADC校准

        HAL_ADC_Init()、HAL_ADCEx_Calibration_Start()

4，ADC MSP初始化

        HAL_ADC_MspInit()     配置NVIC、CLOCK、GPIO等

5，配置ADC相应通道相关参数

        HAL_ADC_ConfigChannel()

6，使能DMA数据流传输完成中断

        HAL_NVIC_SetPriority()、HAL_NVIC_EnableIRQ()

7，编写DMA数据流中断服务函数

        DMAx_Channely_IRQHandler()

8，启动DMA，开启传输完成中断

        HAL_DMA_Start_IT()

9，触发ADC转换，DMA传输数据

        HAL_ADC_Start_DMA

相关库函数介绍：

 相关结构体介绍：

typedef struct 
{ uint32_t Direction; 				/* 传输方向 */ uint32_t PeriphInc; 				/* 外设（非）增量模式 */ uint32_t MemInc; 				/* 存储器（非）增量模式 */ uint32_t PeriphDataAlignment; 	/* 外设数据宽度 */ uint32_t MemDataAlignment; 		/* 存储器数据宽度 */ uint32_t Mode; 					/* 操作模式 */ uint32_t Priority; 				/* DMA通道优先级 */ 
}DMA_InitTypeDef;

 源码

adc.c

#include "./BSP/ADC/adc.h"DMA_HandleTypeDef g_dma_adc_handle;
ADC_HandleTypeDef g_adc_dma_handle;
uint8_t g_adc_dma_sta;/* ADC DMA读取 初始化函数 */
void adc_dma_init(uint32_t mar)
{ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf;__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);__HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle);g_adc_dma_handle.Instance = ADC1;g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1;g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle);HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle);adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf);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);
}/* 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};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct); adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);}
}/* 使能一次ADC DMA传输函数 */
void adc_dma_enable(uint16_t cndtr)
{
//    ADC1->CR2 &= ~(1 << 0);
//    
//    DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0);
//    while (DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0));
//    DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;
//    DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0;//    ADC1->CR2 |= 1 << 0;
//    ADC1->CR2 |= 1 << 22;__HAL_ADC_DISABLE(&g_adc_dma_handle);__HAL_DMA_DISABLE(&g_dma_adc_handle);while (__HAL_DMA_GET_FLAG(&g_dma_adc_handle, __HAL_DMA_GET_TC_FLAG_INDEX(&g_dma_adc_handle)));DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;__HAL_DMA_ENABLE(&g_dma_adc_handle);__HAL_ADC_ENABLE(&g_adc_dma_handle);HAL_ADC_Start(&g_adc_dma_handle);
}/* 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;DMA1->IFCR |= 1 << 1;}
}

adc.h

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"void adc_dma_init(uint32_t mar);
void adc_dma_enable(uint16_t cndtr);#endif

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"#define ADC_DMA_BUF_SIZE        100         /* ADC DMA采集 BUF大小 */
uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE];   /* ADC DMA BUF */extern uint8_t g_adc_dma_sta;               /* DMA传输状态标志, 0,未完成; 1, 已完成 */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 */adc_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 DMA TEST", RED);lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_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){/* 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;           /* 取平均值 *//* 显示结果 */lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 4, 16, 0, BLUE);      /* 显示ADCC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(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);}
}

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