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STM32学习笔记:ADC理解

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
AD, ST, dc
ADC 简介

12 位 ADC 是逐次趋近型模数转换器。它具有多达 19 个复用通道,可测量来自 16 个外部 源、两个内部源和 VBAT 通道的信号。这些通道的 A/D 转换可在单次、连续、扫描或不连续 采样模式下进行。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。


ADC 主要特性

可配置 12 位、10 位、8 位或 6 位分辨率
● 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
● 单次和连续转换模式
● 用于自动将通道 0 转换为通道“n”的扫描模式
● 数据对齐以保持内置数据一致性
● 可独立设置各通道采样时间
● 外部触发器选项,可为规则转换和注入转换配置极性
● 不连续采样模式
● 双重/三重模式(具有 2 个或更多 ADC 的器件提供)
● 双重/三重 ADC 模式下可配置的 DMA 数据存储
● 双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟
● ADC 转换类型(参见数据手册)
● ADC 电源要求:全速运行时为 2.4 V 到 3.6 V,慢速运行时为 1.8 V
● ADC 输入范围:VREF—  VIN  VREF+
● 规则通道转换期间可产生 DMA 请求


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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:31 | 显示全部楼层
单次转换模式

在单次转换模式下,ADC 执行一次转换。CONT 位为 0 时(单次转换模式),可通过以下方式启动此模式:

● 将 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTART 位置 1(仅适用于规则通道)

● 将 JSWSTART 位置 1(适用于注入通道)

● 外部触发(适用于规则通道或注入通道)


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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:34 | 显示全部楼层
完成所选通道的转换之后:

● 如果转换了规则通道:

— 转换数据存储在 16 位 ADC_DR 寄存器中

— EOC(转换结束)标志置 1

— EOCIE 位置 1 时将产生中断

● 如果转换了注入通道:

— 转换数据存储在 16 位 ADC_JDR1 寄存器中

— JEOC(注入转换结束)标志置 1

— JEOCIE 位置 1 时将产生中断

然后,ADC 停止

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:38 | 显示全部楼层
连续转换模式

在连续转换模式下,ADC 结束一个转换后立即启动一个新的转换。CONT 位为 1 时(连续转换模式),可通过外部触发或将 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTRT 位(开始转换规则通道)置 1 来启动此模式(仅适用于规则通道)。


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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:39 | 显示全部楼层
每次转换之后:

● 如果转换了规则通道组:

— 上次转换的数据存储在 16 位 ADC_DR 寄存器中

— EOC(转换结束)标志置 1

— EOCIE 位置 1 时将产生中断

注意:无法连续转换注入通道。连续模式下唯一的例外情况是,注入通道配置为在规则通道之后自动转换(使用 JAUTO 位),请参见自动注入一节。


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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:41 | 显示全部楼层
扫描模式


此模式用于扫描一组模拟通道。

通过将 ADC_CR1 寄存器中的 SCAN 位置 1 来选择扫描模式。将此位置 1 后,ADC 会扫描 在 ADC_SQRx 寄存器(对于规则通道)或 ADC_JSQR 寄存器(对于注入通道)中选择的 所有通道。为组中的每个通道都执行一次转换。每次转换结束后,会自动转换该组中的下一个通道。如果将 CONT 位置 1(连续转换模式),规则通道转换不会在组中最后一个所选通道处停止,而是再 次从第一个所选通道继续转换。

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 14:59 | 显示全部楼层
如果将 DMA 位置 1,则在每次规则通道转换之后,均使用直接存储器访问 (DMA) 控制器将 转换自规则通道组的数据(存储在 ADC_DR 寄存器中)传输到 SRAM。


在以下情况下,ADC_SR 寄存器中的 EOC 位置 1:

● 如果 EOCS 位清零,在每个规则组序列转换结束时

● 如果 EOCS 位置 1,在每个规则通道转换结束时

从注入通道转换的数据始终存储在 ADC_JDRx 寄存器中。

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:00 | 显示全部楼层
不连续采样模式

规则组

可将 ADC_CR1 寄存器中的 DISCEN 位置 1 来使能此模式。该模式可用于转换含有 n (n ≤ 8) 个转换的短序列,该短序列是在 ADC_SQRx 寄存器中选择的转换序列的一部分。可通过写 入 ADC_CR1 寄存器中的 DISCNUM[2:0] 位来指定 n 的值。

出现外部触发时,将启动在 ADC_SQRx 寄存器中选择的接下来 n 个转换,直到序列中的所 有转换均完成为止。通过 ADC_SQR1 寄存器中的 L[3:0] 位定义总序列长度。

示例:

n = 3,要转换的通道 = 0、1、2、3、6、7、9、10

第 1 次触发:转换序列 0、1、2

第 2 次触发:转换序列 3、6、7

第 3 次触发:转换序列 9、10 并生成 EOC 事件

第 4 次触发:转换序列 0、1、2

注意:在不连续采样模式下转换规则组时,不会出现翻转。

转换完所有子组后,下一个触发信号将启动第一个子组的转换。在上述示例中,第 4 次触发 重新转换了第 1 个子组中的通道 0、1 和 2。

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:00 | 显示全部楼层
可独立设置各通道采样时间

ADC 会在数个 ADCCLK 周期内对输入电压进行采样,可使用 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 寄存器中的 SMP[2:0] 位修改周期数。每个通道均可以使用不同的采样时间进行采样。

总转换时间的计算公式如下:

Tconv = 采样时间 + 12 个周期

示例:

ADCCLK = 30 MHz 且采样时间 = 3 个周期时:

Tconv = 3 + 12 = 15 个周期 = 0.5 μs(APB2 为 60 MHz 时)

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:01 | 显示全部楼层
外部触发转换和触发极性

可以通过外部事件(例如,定时器捕获、EXTI 中断线)触发转换。如果 EXTEN[1:0] 控制位 (对于行规转换)或 JEXTEN[1:0] 位(对于注入转换)不等于“0b00”,则外部事件能够 以所选极性触发转换。表 50 提供了 EXTEN[1:0] 和 JEXTEN[1:0] 值与触发极性之间的对应 关系。

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:01 | 显示全部楼层
可通过将 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTART(对于规则转换)或 JSWSTART(对于注入转 换)位置 1 来产生软件源触发事件。

可通过注入触发中断规则组转换。


注意:可以实时更改触发选择。不过,当更改触发选择时,会在 1 个 APB 时钟周期的时间范围内禁 止触发检测。这是为了避免在转换期间出现意外检测。

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:02 | 显示全部楼层
数据管理

使用 DMA

由于规则通道组只有一个数据寄存器,因此,对于多个规则通道的转换,使用 DMA 非常有 帮助。这样可以避免丢失在下一次写入之前还未被读出的 ADC_DR 寄存器中的数据。


在使能 DMA 模式的情况下(ADC_CR2 寄存器中的 DMA 位置 1),每完成规则通道组中的 一个通道转换后,都会生成一个 DMA 请求。这样便可将转换的数据从 ADC_DR 寄存器传输 到用软件选择的目标位置。


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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:02 | 显示全部楼层
尽管如此,如果数据丢失(溢出),则会将 ADC_SR 寄存器中的 OVR 位置 1 并生成一个中 断(如果 OVRIE 使能位已置 1)。随后会禁止 DMA 传输并且不再接受 DMA 请求。在这种 情况下,如果生成 DMA 请求,则会中止正在进行的规则转换并忽略之后的规则触发。随后 需要将所使用的 DMA 流中的 OVR 标志和 DMAEN 位清零,并重新初始化 DMA 和 ADC, 以将需要的转换通道数据传输到正确的存储器单元。只有这样,才能恢复转换并再次使能数据传输。注入通道转换不会受到溢出错误的影响。


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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:03 | 显示全部楼层
在 DMA 模式下,当 OVR = 1 时,传送完最后一个有效数据后会阻止 DMA 请求,这意味着 传输到 RAM 的所有数据均被视为有效。


在最后一次 DMA 传输(DMA 控制器的 DMA_SxRTR 寄存器中配置的传输次数)结束时:

● 如果将 ADC_CR2 寄存器中的 DDS 位清零,则不会向 DMA 控制器发出新的 DMA 请求

(这可避免产生溢出错误)。不过,硬件不会将 DMA 位清零。必须将该位写入 0 然后

写入 1 才能启动新的传输。

● 如果将 DDS 位置 1,则可继续生成请求。从而允许在双缓冲区循环模式下配置 DMA。

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zyj213|  楼主 | 2022-6-29 15:04 | 显示全部楼层
要在使用 DMA 时将 ADC 从 OVR 状态中恢复,请按以下步骤操作:

1.重新初始化 DMA(调整目标地址和 NDTR 计数器)

2. 将 ADC_SR 寄存器中的 ADC OVR 位清零

3. 触发 ADC 以开始转换。

/********************************************************************************************/

了解了以上的ADC的理解,对于编程来说是非常有用的。


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dongnanxibei| | 2022-6-30 09:54 | 显示全部楼层

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