stm32 AD模数转换[操作寄存器+库函数]－Changing's Blog

只看该作者 · 2021-7-30 23:28

stm32f103最少有2个AD模数转换器，每个ADC都有18个通道，可以测量16个外部和2个内部模拟量。最大转换频率为1Mhz，也就是转换时间为1us（在 ADCCLK = 14Mhz,采样周期为1.5个时钟周期时）。最大时钟超过14Mhz，将导致ADC转换准确度降低。stm32的ADC是12位精度的。
stm32的ADC转换有两种通道，规则通道和注入通道，注入通道可以抢占式地打断规则通道的采样，执行注入通道采样后，再执行之前的规则通道采样，和中断类似。本例只使用规则通道实现独立模式的中断采样，这里不再赘述两种通道区别。
stm32的ADC可以由外部事件触发(例如定时器捕获，EXTI线)和软件触发(即在配置相关寄存器时，直接开启采样）。

只看该作者 · 2021-7-30 23:29

本例实现AD采样PB0口，使用串口输出PB0口电压值。PB0口接变阻器以改变调整电压。
效果如下：
                                 ADValue = 1.39v
                                 ADValue = 1.38v
                                 ADValue = 1.40v
                                 ADValue = 1.38v
                                 ADValue = 1.39v

只看该作者 · 2021-7-30 23:32

直接操作寄存器
首先需要配置ADC的时钟分频值，在RCC->CFGR的[15:14]位：
00：PCLK2 2分频后作为ADC时钟       01：PCLK2 4分频后作为ADC时钟
10：PCLK2 6分频后作为ADC时钟       11：PCLK2 8分频后作为ADC时钟
设定各通道的采样时间ADCx->SMPR,该寄存器给每个通道3位来选择8种采样周期：
000：1.5周期             100：41.5周期
001：7.5周期             101：55.5周期
010：13.5周期          110：71.5周期
011：28.5周期          111：239.5周期
采样时间算法为: (采样周期+12.5)/分频后的时钟
ADC采样得到的只是一个相对值，将转换值/4096*参考电压即可得到采样电压这里的4096是因为stm32的adc为12位精度，表示参考电压时即为 2^12=4096

只看该作者 · 2021-7-30 23:33

代码如下：  （system.h 和 stm32f10x_it.h 等相关代码参照 stm32 直接操作寄存器开发环境配置）
User/main.c
#include <stm32f10x_lib.h>
#include "system.h"
#include "usart.h"
#include "adc.h"
#include "stdio.h"

#define LED1 PAout(4)
#define LED2 PAout(5)

#define VREF 3.3    //参考电压
void Gpio_Init(void);

int main(void)
{
u16 ADValue;
float temp;

Rcc_Init(9);    //系统时钟设置
Usart1_Init(72,9600); //设置串口时钟和波特率

Adc1_Init(8,7);    //使用8通道采样，采样时间系数为7（111），据手册可得采样时间为 (239.5+12.5)/12= 21 (us)
Gpio_Init();

while(1){

ADValue = Get_Adc(ADC_1,8);
temp = (float)VREF*(ADValue/4096);    //ADC精度为12位精度，即达到 VREF电压时为 2^12 = 4096

printf("\r\n ADValue = %.2fv\r\n",temp);

LED2 = !LED2;

delay(100000); //延时100ms

}
}

只看该作者 · 2021-7-30 23:34

void Gpio_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟
RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟


GPIOA->CRL&=0xFF0FFFF0;
GPIOA->CRL|=0xFF3FFFF0; // PA0设置为模拟输入,PA4推挽输出

GPIOB->CRL&=0xFFFFFFF0;
GPIOB->CRL|=0xFFFFFFF0; // PB0设置为模拟输入

//USART1 串口I/O设置

GPIOA -> CRH&=0xFFFFF00F; //设置USART1 的Tx(PA.9)为第二功能推挽，50MHz；Rx(PA.10)为浮空输入
GPIOA -> CRH|=0x000008B0;
}
Library/src/adc.c
#include <stm32f10x_lib.h>
#include "adc.h"

//ADC1采样初始化
//独立工作模式
//参数说明：
// ADC_CH_x 选择使用通道（0~17)，目前暂支持0~15通道
// ADC_CH_SMP 设定采样周期（0~7）
//采样周期算法：

void Adc1_Init(u8 ADC_CH_x,u8 ADC_CH_SMP)
{
RCC -> APB2ENR |= 1<<9;    //开启ADC1时钟
RCC -> APB2RSTR |= 1<<9;    //复位ADC1
RCC -> APB2RSTR &= ~(1<<9);    //ADC1复位结束

RCC -> CFGR &= ~(3<<14); //分频因子清零
RCC -> CFGR |= 2<<14; //设定分频因数为2,PCLK2 6分频后作为ADC时钟

ADC1 -> CR1 &= 0xF0FFFF; //工作模式清零
ADC1 -> CR1 |= 0<<16; //设定为独立模式
ADC1 -> CR1 &= ~(1<<8); //非扫描工作模式
ADC1 -> CR2 &= ~(1<<1); //关闭连续转换

ADC1 -> CR2 &= ~(7<<17); //清除规则通道启动事件
ADC1 -> CR2 |= 7<<17; //设定规则通道启动事件为软件启动（SWSTART）

ADC1 -> CR2 |= 1<<20; //使用外部事件触发 SWSTART
ADC1 -> CR2 &= ~(1<<11); //设置对齐模式为右对齐

ADC1 -> SQR1 &= ~(0xF<<20); //清零规则序列的数量
ADC1 -> SQR1 |= 15<<20; //设置规则序列的数量为16

ADC1 -> SMPR2 &= 0x00000000; //清零通道采样时间
ADC1 -> SMPR1 &= 0xFF000000;

if(ADC_CH_x <= 9 ){
ADC1 -> SMPR2 |= 7<<(ADC_CH_x*3); //

只看该作者 · 2021-7-30 23:35

设置通道x采样时间，提高采样时间可以提高采样精度
}

if(ADC_CH_x > 9 ){
ADC1 -> SMPR1 |= 7<<((ADC_CH_x-10)*3);
}

ADC1 -> CR2 |= 1<<0; //开启AD转换
ADC1 -> CR2 |= 1<<3; //使能复位校准，由硬件清零
while((ADC1 -> CR2)& (1<<3)); //等待校准结束
ADC1 -> CR2 |= 1<<2; //开启AD校准，由硬件清零
while((ADC1 -> CR2)& (1<<2)); //等待校准结束

}

//取得数模转换的值
//参数说明：（参数定义于adc.h）
//    ADC_x  （0~3）,选择数模转换器
//    ADC_CH_x (0~15),选择通道
u16 Get_Adc(u8 ADC_x,u8 ADC_CH_x)
{
u16 data = 0;

switch(ADC_x)
{
case 1 : {

ADC1 -> SQR3 &= 0xFFFFFFE0;       //清除通道选择
ADC1 -> SQR3 |= ADC_CH_x; //选择通道
ADC1 -> CR2  |= 1<<22; //开启AD转换
while(!(ADC1 -> SR & 1<<1)); //等待转换结束

data = ADC1->DR;
break;
}
case 2 : {break;}
case 3 : {break;}
}

return data;
}
Library/inc/adc.h
#include <stm32f10x_lib.h>

#define  ADC_1 0x01
#define  ADC_2 0x02
#define  ADC_3 0x03

void Adc1_Init(u8 ADC_CH_x,u8 ADC_CH_SMP);
u16 Get_Adc(u8 ADC_x,u8 ADC_CH_x);

只看该作者 · 2021-7-30 23:35

库函数操作
main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"

#define    PRINTF_ON  1
#define  VREF    3.3       // 参考电压

void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void USART_Configuration(void);
void ADC_Configuration(void);

int main(void)
{
float ADValue = 0.00;
u32 delayTime = 0;

    RCC_Configuration();
    GPIO_Configuration();
USART_Configuration();
ADC_Configuration();

while(1)
{
if(delayTime++ >=2000000)
{
delayTime = 0;
ADValue = VREF*ADC_GetConversionValue(ADC1)/0x0fff;
printf("\r\n ADValue = %.2fv\r\n",ADValue);

}
}
}

只看该作者 · 2021-7-30 23:36

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);
}

void ADC_Configuration(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4); //配置ADC时钟分频

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);

ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_8,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);

}

只看该作者 · 2021-7-30 23:36

void RCC_Configuration(void)
{
/* 定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus */
ErrorStatus HSEStartUpStatus;

    /* 复位系统时钟设置*/
    RCC_DeInit();
    /* 开启HSE*/
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    /* 等待HSE起振并稳定*/
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
/* 判断HSE起是否振成功，是则进入if()内部 */
    if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
    {
/* 选择HCLK（AHB）时钟源为SYSCLK 1分频 */
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
/* 选择PCLK2时钟源为 HCLK（AHB） 1分频 */
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
/* 选择PCLK1时钟源为 HCLK（AHB） 2分频 */
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
/* 设置FLASH延时周期数为2 */
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
/* 使能FLASH预取缓存 */
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
/* 选择锁相环（PLL）时钟源为HSE 1分频，倍频数为9，则PLL输出频率为 8MHz * 9 = 72MHz */
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
/* 使能PLL */
RCC_PLLCmd(ENABLE);
/* 等待PLL输出稳定 */
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
/* 选择SYSCLK时钟源为PLL */
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
/* 等待PLL成为SYSCLK时钟源 */
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
    }
    /* 打开APB2总线上的GPIOA时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

//RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 , ENABLE);

}

只看该作者 · 2021-7-30 23:37

void USART_Configuration(void)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;

USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;
USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;
USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;
USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;
USART_ClockInit(USART1 , &USART_ClockInitStructure);

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

只看该作者 · 2021-7-30 23:37

#if PRINTF_ON

int fputc(int ch,FILE *f)
{
USART_SendData(USART1,(u8) ch);
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);
return ch;
}

#endif