基于STM32F103的ADC应用与实现

只看该作者 · 2024-10-11 08:10

STM32F103是一款非常流行的32位微控制器，基于Cortex-M3内核，具备较强的处理能力和丰富的外设资源，广泛应用于工业控制、消费电子等领域。在嵌入式系统中，ADC（模拟数字转换器）功能非常重要，它可以将模拟信号（如温度、电压）转换为数字信号，供MCU进行处理。本篇文章将介绍如何在STM32F103中使用ADC，并通过示例代码展示如何采集模拟信号。

1. STM32F103硬件概述STM32F103拥有多达16通道的12位ADC，可以同时采集多个模拟信号。其ADC模块具备以下特点：

12位分辨率，高精度采集模拟信号
多通道支持，可以采集多个信号源
DMA支持，可以通过DMA方式自动采集数据，减少CPU负担
转换速度快，适用于实时采集需求

2. 硬件准备

STM32F103开发板
一个可调电位器（作为输入模拟信号）
若干杜邦线

3. 开发环境

IDE: Keil MDK5
库文件: STM32F1 HAL库

4. ADC配置步骤在STM32F103中使用ADC主要分为以下几个步骤：

GPIO配置：将模拟输入信号引脚配置为模拟模式
ADC初始化：设置ADC的分辨率、时钟、触发方式等参数
采集数据：通过启动ADC并读取转换结果获取模拟信号的数字值
处理数据：将采集到的数字信号进行处理或显示

5. 示例代码：使用STM32F103采集模拟信号下面的代码展示了如何使用STM32F103的ADC功能，读取一个电位器的电压值并通过串口发送到PC端。

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#include "stm32f10x.h"

#include "stm32f10x_adc.h"

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "stm32f10x_usart.h"



// ADC初始化

void ADC_Configuration(void) {

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 开启ADC1和GPIOA时钟



    // 配置PA0为模拟输入

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;  // 设置为模拟输入模式

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    // 配置ADC1

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // 独立模式

    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 单通道模式

    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;  // 连续转换模式

    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 软件触发

    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 右对齐

    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 采集通道数

    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);



    // 配置ADC通道

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);  // 采集通道0（PA0）



    // 启用ADC

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);



    // 校准ADC

    ADC_ResetCalibration(ADC1);

    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

    ADC_StartCalibration(ADC1);

    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));



    // 启动ADC转换

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

}



// 串口初始化

void USART_Configuration(void) {

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);



    // 配置PA9为USART1_TX

    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);



    // 配置PA10为USART1_RX

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    // 配置USART1

    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);



    // 启用USART1

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);

}



// 串口发送字符

void USART_SendChar(char c) {

    USART_SendData(USART1, c);

    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);

}



// 串口发送字符串

void USART_SendString(char* str) {

    while (*str) {

        USART_SendChar(*str++);

    }

}



int main(void) {

    uint16_t adc_value;



    ADC_Configuration();  // 初始化ADC

    USART_Configuration();  // 初始化串口



    while (1) {

        adc_value = ADC_GetConversionValue(ADC1);  // 读取ADC值

        char buffer[10];

        sprintf(buffer, "%d\n", adc_value);  // 将ADC值转为字符串

        USART_SendString(buffer);  // 通过串口发送ADC值

        for (int i = 0; i < 1000000; i++);  // 延时

    }

}

6. 代码解析

ADC_Configuration函数：初始化ADC模块，包括使能时钟、配置引脚和设置ADC工作模式等。ADC1被配置为单通道模式，并通过软件触发方式进行采样。
USART_Configuration函数：配置USART1用于串口通信。通过PA9和PA10作为串口的TX和RX引脚，串口波特率设置为9600。
main函数：主循环中不断读取ADC的转换值，并通过串口将结果发送到PC。通过电位器调节输入电压，ADC值会随之变化。

7. 实际应用在实际应用中，ADC可以用于采集多种模拟信号，如电压、电流、温度等。STM32F103的ADC模块性能强大，采样速度快，适用于需要精确采集信号的场景。通过本文的代码示例，开发者可以快速掌握STM32F103 ADC的使用方法，并将其应用于各种传感器或电压采集场景。

8. 常见问题