文章归档友情连接照片地图

STM32 ADC模数转换简介

分类:电子设计  作者:rming  时间:2012-07-24

ADC简介

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)。

STM32的ADC在单次转换模式下,只执行一次转换,该模式可以通过ADC_CR2 寄存器的ADON 位(只适用于规则通道)启动,也可以通过外部触发启动(适用于规则通道和注入通道),这是CONT 位为0 。 以规则通道为例,一旦所选择的通道转换完成,转换结果将被存在ADC_DR 寄存器,EOC (转换结束)标志将被置位,如果设置了EOCIE ,则会产生中断。然后ADC将停止,直到下次启动。

寄存器简介

ADC控制寄存器(ADC_CR1和ADC_CR2)

ADC_CR1的SCAN 位,该位用于设置扫描模式,由软件设置和清除如果设置为1 ,则使用扫描模式,如果为 0,则关闭扫描模式。在扫描模式下,由 ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换。如果设置了 EOCIE 或JEOCIE,只在最后一个通道转换完毕后才会产生EOC 或JEOC 中断。

ADC_CR1[19:16]用于设置 ADC的操作模式

ADC_CR2

ADCON 位用于开关AD转换器。而CONT 位用于设置是否进行连续转换,我们使用单次转换,所以CONT 位必须为0。CAL 和RSTCAL 用于AD校准ALIGN用于设置数据对齐,我们使用右对齐,该位设置为0

EXTSEL[2:0]用于选择启动规则转换组转换的外部事件,详细的设置关系如下:

这里使用的是软件触发(SWSTART ),所以设置这3 个位为111 。ADC_CR2 的SWSTART 位用于开始规则通道的转换,我们每次转换(单次转换模式下)都需要向该位写 1 。AWDEN 为用于使能温度传感器和Vrefint 。

ADC采样事件寄存器(ADC_SMPR1 和ADC_SMPR2 )

这两个寄存器用于设置通道0~17的采样时间,每个通道占用 3 个位。

ADC_SMPR2 的各位描述如下

对于每个要转换的通道,采样时间建议尽量长一点,以获得较高的准确度,但是这样会降低ADC的转换速率。ADC的转换时间可以由下式计算:

Tcovn= 采样时间+12.5 个周期

其中:Tcovn 为总转换时间,采样时间是根据每个通道的SMP位的设置来决定的。例如,当ADCCLK=14Mhz 的时候,并设置 1.5个周期的采样时间,则得到:Tcovn=1.5+12.5=14 个周期=1us 。

ADC规则序列寄存器(ADC_SQR1~3)

L[3:0] 用于存储规则序列的长度,我们这里只用了 1 个,所以设置这几个位的值为 0 。其他的SQ13~16 则存储了规则序列中第13~16 个通道的编号(0~17)。另外两个规则序列寄存器同ADC_SQR1大同小异,我们这里就不再介绍了,要说明一点的是:我们选择的是单次转换,所以只有一个通道在规则序列里面,这个序列就是SQ0 ,通过ADC_SQR3的最低5 位设置。

ADC规则数据寄存器(ADC_DR)

这里要提醒一点的是,该寄存器的数据可以通过ADC_CR2 的ALIGN位设置左对齐还是右对齐。在读取数据的时候要注意。

ADC状态寄存器(ADC_SR )

这里我们要用到的是EOC 位,我们通过判断该位来决定是否此次规则通道的AD转换已经完成,如果完成我们就从ADC_DR 中读取转换结果,否则等待转换完成。

寄存器操作步骤

1 、开启PA口时钟,设置PA0 为模拟输入。

STM32F103RBT6的ADC通道0 在PA 0 上,所以,我们先要使能 PORTA的时钟,然后设置PA 0 为模拟输入。

2 、使能ADC1 时钟,并设置分频因子。

要使用ADC1,第一步就是要使能 ADC1 的时钟,在使能完时钟之后,进行一次 ADC1 的复位。接着我们就可以通过RCC_CFGR设置ADC1 的分频因子。分频因子要确保 ADC1 的时钟(ADCCLK)不要超过14Mhz 。

3 、设置ADC1 的工作模式。

在设置完分频因子之后,我们就可以开始 ADC1 的模式配置了,设置单次转换模式、触发方式选择、数据对齐方式等都在这一步实现。

4 、设置ADC1 规则序列的相关信息。

接下来我们要设置规则序列的相关信息,我们这里只有一个通道,并且是单次转换的,所以设置规则序列中通道数为1 ,然后设置通道 0 的采样周期。

5 、开启AD转换器,并校准。

在设置完了以上信息后,我们就开启AD转换器,执行复位校准和AD校准,注意这两步是必须的!不校准将导致结果很不准确。

6 )读取ADC值。

在上面的校准完成之后,ADC就算准备好了。接下来我们要做的就是设置规则序列 0 里面的通道,然后启动ADC转换。在转换结束后,读取ADC1_DR 里面的值就是了。

硬件设置:我们通过ADC1 的通道0 (PA 0 )来读取外部电压值。

注意:这里不能接到板上5V电源上去测试,这可能会烧坏 ADC!

程序设计

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

MAIN.C

#include <stm32f10x_lib.h>
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "exti.h"
#include "wdg.h"
#include "timer.h"
#include "lcd.h"
#include "rtc.h"
#include "wkup.h"
#include "adc.h"
//ADC 实验
int main(void)
{
u16 adcx;
float temp;
Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置
delay_init(72);	//延时初始化
uart_init(72,9600); //串口1初始化
led_init();
LCD_Init();
Adc_Init();
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,110,"ADC TEST");
//显示提示信息
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(60,130,"ADC_CH0_VAL:");
LCD_ShowString(60,150,"ADC_CH0_VOL:0.000V");
while(1)
{
adcx=Get_Adc(ADC_CH0);
LCD_ShowNum(156,130,adcx,4,16);//显示ADC的值
temp=(float)adcx*(3.3/4096);
adcx=temp;
LCD_ShowNum(156,150,adcx,1,16);//显示电压值
temp-=adcx;
temp*=1000;
LCD_ShowNum(172,150,temp,3,16);
LED0=!LED0;
delay_ms(250);
}
}

ADC.C

#include <stm32f10x_lib.h>
#include "adc.h"
//ADC 驱动代码
//初始化ADC
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认将开启通道0~3
void Adc_Init(void)
{
//先初始化IO口
RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟
GPIOA->CRL&=0XFFFF0000;//PA0 1 2 3 anolog输入
//通道10/11设置
RCC->APB2ENR|=1<<9; //ADC1时钟使能
RCC->APB2RSTR|=1<<9; //ADC1复位
RCC->APB2RSTR&=~(1<<9);//复位结束
RCC->CFGR&=~(3<<14); //分频因子清零
//SYSCLK/DIV2=12M ADC时钟设置为12M,ADC最大时钟不能超过14M!
//否则将导致ADC准确度下降!
RCC->CFGR|=2<<14;
ADC1->CR1&=0XF0FFFF; //工作模式清零
ADC1->CR1|=0<<16; //独立工作模式
ADC1->CR1&=~(1<<8); //非扫描模式
ADC1->CR2&=~(1<<1); //单次转换模式
ADC1->CR2&=~(7<<17);
ADC1->CR2|=7<<17;	//软件控制转换
ADC1->CR2|=1<<20; //使用用外部触发(SWSTART)!!!	必须使用一个事件来触发
ADC1->CR2&=~(1<<11); //右对齐
ADC1->SQR1&=~(0XF<<20);
ADC1->SQR1&=0<<20; //1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1
//设置通道0~3的采样时间
ADC1->SMPR2&=0XFFFFF000;//通道0,1,2,3采样时间清空
ADC1->SMPR2|=7<<9; //通道3 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->SMPR2|=7<<6; //通道2 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->SMPR2|=7<<3; //通道1 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->SMPR2|=7<<0; //通道0 239.5周期,提高采样时间可以提高精确度
ADC1->CR2|=1<<0;	//开启AD转换器
ADC1->CR2|=1<<3; //使能复位校准
while(ADC1->CR2&1<<3); //等待校准结束
//该位由软件设置并由硬件清除。在校准寄存器被初始化后该位将被清除。
ADC1->CR2|=1<<2; //开启AD校准
while(ADC1->CR2&1<<2); //等待校准结束
//该位由软件设置以开始校准,并在校准结束时由硬件清除
}
//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
//设置转换序列
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;//规则序列1 通道ch
ADC1->SQR3|=ch;
ADC1->CR2|=1<<22; //启动规则转换通道
while(!(ADC1->SR&1<<1));//等待转换结束
return ADC1->DR;	//返回adc值
}

ADC.H

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H
#define ADC_CH0 0 //通道0
#define ADC_CH1 1 //通道1
#define ADC_CH2 2 //通道2
#define ADC_CH3 3 //通道3
void Adc_Init(void);
u16 Get_Adc(u8 ch);
#endif


  1. luobo luobo

    写的真好! :wink:

提交评论