STM32 ADC转换速度与精度

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系统时间查看

ADC挂在APB2上，对应的时钟为PCLK2，由系统时钟SYSCLK 分频得到，一般不做分频，也就是说ADC模块的时钟等于系统时钟，F103也就是72MHz，如下代码也可获取并查看：

RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;
RCC_GetClocksFreq(&get_rcc_clock);

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ADC转换时间

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手册中也有提到ADC的频率不能超过14MHz，也就是说F103需要至少6分频（最低只有这个分频系数合适，再有就是4分频已经超过14MHz）。

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转化时间计算公式为：
Tconv = Sampling time + 12.5 cycles

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如果ADC配置如下:
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);

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ADC的工作频率为：72MHz/6 = 12MHz
采样周期数为：239.5+12.5=252
总时间为：1000000us/12000000Hz*252=21us
也就是ADC得到一次转换结果需要耗时21us。

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采集精度
VREF参考电压值3.3V情况下，12位采集精度如果用于采集3.3V电压，那么3300mV/4095≈0.8mV，也就是说理想情况下最多达到0.8mV的识别精度。STM32单片机有一个内部的参照电压，相当于一个标准电压测量点，在芯片内部连接到ADC1的通道17：

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也就是说可以通过这个通道对其余ADC通道采集的值进行偏移校准，通过内部参考电压校准的话需要多开一路内ADC1_IN17采样通道.（以12位采样精度为例）：

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Vchx：通过计算得出的实际电压值
A D r e f ADrefADref：ADC1_IN17通道采集的ADC值，参考通道实时采集
A D s t ADstADst：参考电压的典型AD值，如果是12位采样精度：ADst=4095*(1.2/3.3)≈1489，其中1.2是内部参考电压，这个电压基本不会随着外部供电电压的变化而变化
A D c h x ADchxADchx：需要测量的ADC通道采样值

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公式中的3.3是单片机的Vref引脚接的电压，这个引脚接的电压也决定ADC的测量范围，如果接的是3.3V，12位采样精度：采样值为2048就表示1.65V，如果接的是2V，采样值为2048就表示1V：

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提高稳定性
一般也就是硬件和软件两个方面，硬件上可在ADC引脚与GND之间跨接一个1uF的电容，或者选择适合自己采集信号的滤波器。软件方面也是只能选择自己合适的软件滤波器。

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示例代码
如下是F103的ADC1通道1的DMA使用（PA1引脚），连续自动转换（校准通道不需要初始化引脚，其余和普通ADC通道初始化一样）。

#define ADC_BUF_SIZE 2
uint16_t ADC_Buf[ADC_BUF_SIZE]; // ADC原始值
uint16_t ADC_Data[ADC_BUF_SIZE]; // 通过校准后的ADC值
float voltage[ADC_BUF_SIZE];         // 转换后的实际电压

void ADC1_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

// ADC引脚初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// ADC1配置
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                // 工作模式：独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;                      // 浏览模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;                // ADC工作在单次转化模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 软件触发
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;          // ADC数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = ADC_BUF_SIZE;                // 通道数量
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

//设置指定ADC的规则组通道，设置通道对应的转化顺序和采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_71Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_17, 2, ADC_SampleTime_71Cycles5);
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);    // 使能ADC

ADC_ResetCalibration(ADC1);                   // 校验复位
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    // 等待复位完成

ADC_StartCalibration(ADC1);                   // 开始ADC1校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));          // 等待校验完成

ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);                      // 使能ADC的DMA功能

DMA_DeInit(DMA1_Channel1);                                        // 外设地址
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&(ADC1->DR));
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_Buf;       // 内存地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                // 传输方向:外设 -> 内存
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ADC_BUF_SIZE;                // 传输长度
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设递增:关闭
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;          // 内存递增:打开
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;// 数据宽度:16位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                   // 循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;          // 优先级:高
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                      // 内存-内存:否
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);

DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);                                  // 使能通道

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);    // 启动转换
}

// 将ADC转换成0~3.3V实际电压
void voltage_converter(void)
{
for(uint8_t i=0;i<ADC_BUF_SIZE-1;i++)
{
ADC_Data[i] = ADC_Buf[i]*1489/ADC_Buf[ADC_BUF_SIZE-1];  // 使用校准通道校准
voltage[i] = ADC_Data[i]*3.3f/4095.0f; // 转换成实际电压
}
}