一、ADC简介:
1.名称:
ADC,Analog-Digital Converter,模拟数字转换器
2.用途:
相当于电压表,原本引脚只有两种状态,高电平和低电平,使用ADC后,可以将0-3.3V间的任一引脚电压(模拟电压)测量出来,放到一个变量里(数字变量),实现模拟电路到数字电路的桥梁。
电压范围:0-3.3V,转换范围:0-4095(12位,后面要考),为线性关系
18个输入通道,16个外部通道,接在GPIO口上,2个内部信号源。
规则组和注入组两个转换单元(后面介绍)。
模拟看门狗自动检测输入电压范围(后面介绍)。
3.框图:
如图,GPIO端口与下面两个内部通道,构成了ADC的18个输入通道,再根据输入的模拟电压,转化成数字值存放在两个数据寄存器中。
注入通道和规则通道,作用是,原本只能测量一个端口的模拟电压,现在可以将多个端口同时传给ADC,ADC也同时将多个端口的电压值存放在寄存器中。
其中,规则通道,可以同时传入16个输入通道,但只有一个寄存器,所以需要配合DMA使用,即每次转换完一个电压值,就将这个值运走,好给接下来的值腾位置。
主要学习规则通道。
4.功能图:
看门狗:可以设置电压的上限和下限,当电压超过或低于上下限,看门狗将申请中断。
触发控制,触发进行一次AD转换,可由软件或硬件(其他外设)控制。
5.引脚定义表:
本芯片没有通道10-15。
6.转换模式:
有四种,单次非扫描,连续非扫描,单次扫描,连续扫描。
单次转换,非扫描模式:一次只能转换一个通道,触发转换,一段时间后,转换完成,EOC标志位置1,我们就可以在数据寄存器中读取结果,要想进行下一次转换,需要再次触发。
若为连续转换,无需再次触发,将一直转换下去。
若为扫描模式,可以同时转换多个通道,就是上文提到的注入通道与规则通道的功能。
二、实战:ADC单通道
1.接线图:
电位器就是滑动变阻器,用于向PA0输出可调电压。
2.代码:
AD.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:AD初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //此处的AIN模式,是ADC专属模式,端口变为模拟端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为模拟输入
/*规则组通道配置*/
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
//规则组序列1(单通道只有序列1,多通道时,序列顺序决定寄存器存放顺序)的位置,配置为通道0(对应PA0引脚)
//参数3为序列值,参数4为采样时间,越小越快,越大越稳
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式,选择独立模式,即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐,选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发,使用软件触发,不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1,ADC开始运行
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程,内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数:获取AD转换的值
* 参 数:无
* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位,即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器,得到AD转换的结果
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
uint16_t ADValue; //定义AD值变量
float Voltage; //定义电压变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
AD_Init(); //AD初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");
OLED_ShowString(2, 1, "Voltage:0.00V");
while (1)
{
ADValue = AD_GetValue(); //获取AD转换的值
Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3; //将AD值线性变换到0~3.3的范围,表示电压
OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4); //显示AD值
OLED_ShowNum(2, 9, Voltage, 1); //显示电压值的整数部分
OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t)(Voltage * 100) % 100, 2); //显示电压值的小数部分
Delay_ms(100); //延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间
}
}
3.连续转换:
若使用连续转换的模式:
将ADC初始化结构体,连续转化置ENABLE。
由于只需要触发一次,可以将触发转换函数ADC_SoftwareStartConvCmd放在初始化函数的最后。
同时AD_GetValue中,也不需要判断标志位EOC。
三、实战:ADC多通道
由于没有学习DMA,因此此处不使用扫描模式,一次获取多个通道的值,而是采用在多次更改通道,再获取转换值。
在AD.c中,将初始化函数中的ADC_RegularChannelConfig函数去掉,放在获取转换值的函数中。
如下:
/**
* 函 数:获取AD转换的值
* 参 数:ADC_Channel 指定AD转换的通道,范围:ADC_Channel_x,其中x可以是0/1/2/3
* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //在每次转换前,根据函数形参灵活更改规则组的通道
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位,即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器,得到AD转换的结果
}
同时记得多打开使用的GPIO口。
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;