stm32 AD模数转换[操作寄存器+库函数]

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）。

本例实现AD采样PB0口，使用串口输出PB0口电压值。PB0口接变阻器以改变调整电压。

效果如下：

                                     ADValue = 1.39v

                                     ADValue = 1.38v

                                     ADValue = 1.40v

                                     ADValue = 1.38v

                                     ADValue = 1.39v

直接操作寄存器

首先需要配置ADC的时钟分频值，在RCC->CFGR的[15:14]位：

• 00：PCLK2 2分频后作为ADC时钟         01：PCLK2 4分频后作为ADC时钟

• 10：PCLK2 6分频后作为ADC时钟         11：PCLK2 8分频后作为ADC时钟

设定各通道的采样时间ADCx->SMPR,该寄存器给每个通道3位来选择8种采样周期：

• 000：1.5周期               100：41.5周期

• 001：7.5周期               101：55.5周期

• 010：13.5周期             110：71.5周期

• 011：28.5周期             111：239.5周期

采样时间算法为: (采样周期+12.5)/分频后的时钟

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

代码如下：  （system.h 和 stm32f10x_it.h 等相关代码参照 stm32 直接操作寄存器开发环境配置）

User/main.c

#include 	 
#include "system.h" 
#include "usart.h"
#include "adc.h" 
#include "stdio.h"	

#define LED1 PAout(4)
#define LED2 PAout(5)

#define VREF 3.3		 //参考电压
void Gpio_Init(void);

int main(void)
{				  
	u16 ADValue;
	float temp;

	Rcc_Init(9); 			 //系统时钟设置
	Usart1_Init(72,9600);	//设置串口时钟和波特率

	Adc1_Init(8,7);	  //使用8通道采样，采样时间系数为7（111），据手册可得采样时间为 (239.5+12.5)/12= 21 (us)
	Gpio_Init();

	while(1){
	   	
		ADValue = Get_Adc(ADC_1,8);
		temp = (float)VREF*(ADValue/4096);	   //ADC精度为12位精度，即达到 VREF电压时为 2^12 = 4096

		printf("\r\n ADValue = %.2fv\r\n",temp);

		LED2 = !LED2;

		delay(100000);   //延时100ms

	}		
}


void Gpio_Init(void)
{
	RCC->APB2ENR|=1<<2;    //使能PORTA时钟 	
	RCC->APB2ENR|=1<<3;    //使能PORTB时钟 	
	   	 	  

	GPIOA->CRL&=0xFF0FFFF0; 
	GPIOA->CRL|=0xFF3FFFF0; // PA0设置为模拟输入,PA4推挽输出

	GPIOB->CRL&=0xFFFFFFF0; 
	GPIOB->CRL|=0xFFFFFFF0; // PB0设置为模拟输入

	
	//USART1 串口I/O设置

	GPIOA -> CRH&=0xFFFFF00F;   //设置USART1 的Tx(PA.9)为第二功能推挽，50MHz；Rx(PA.10)为浮空输入
	GPIOA -> CRH|=0x000008B0;	  
}

Library/src/adc.c

#include 		 
#include "adc.h"


//ADC1采样初始化
//独立工作模式
//参数说明：
//			ADC_CH_x    选择使用通道（0~17)，目前暂支持0~15通道
//			ADC_CH_SMP 	设定采样周期（0~7）
//采样周期算法：

void Adc1_Init(u8 ADC_CH_x,u8 ADC_CH_SMP)
{
	RCC -> APB2ENR |= 1<<9;   		//开启ADC1时钟
	RCC -> APB2RSTR |= 1<<9;  		//复位ADC1
	RCC -> APB2RSTR &= ~(1<<9);  	//ADC1复位结束

	RCC -> CFGR &= ~(3<<14);		//分频因子清零
	RCC -> CFGR |= 2<<14;			//设定分频因数为2,PCLK2 6分频后作为ADC时钟

	ADC1 -> CR1 &= 0xF0FFFF;		//工作模式清零
	ADC1 ->	CR1 |= 0<<16;			//设定为独立模式
	ADC1 -> CR1 &= ~(1<<8);			//非扫描工作模式
	ADC1 -> CR2 &= ~(1<<1);			//关闭连续转换

	ADC1 -> CR2 &= ~(7<<17);		//清除规则通道启动事件
	ADC1 -> CR2 |= 7<<17;			//设定规则通道启动事件为软件启动（SWSTART）

	ADC1 -> CR2 |= 1<<20;			//使用外部事件触发 SWSTART
	ADC1 -> CR2 &= ~(1<<11);		//设置对齐模式为右对齐

	ADC1 -> SQR1 &= ~(0xF<<20);		//清零规则序列的数量
	ADC1 -> SQR1 |= 15<<20;			//设置规则序列的数量为16

	ADC1 -> SMPR2 &= 0x00000000;	//清零通道采样时间
	ADC1 -> SMPR1 &= 0xFF000000;	

	if(ADC_CH_x <= 9 ){
		ADC1 -> SMPR2 |= 7<<(ADC_CH_x*3);			//设置通道x采样时间，提高采样时间可以提高采样精度 
	}

	if(ADC_CH_x > 9 ){
		ADC1 -> SMPR1 |= 7<<((ADC_CH_x-10)*3);		
	}
	

	ADC1 -> CR2 |= 1<<0;			//开启AD转换
	ADC1 -> CR2 |= 1<<3;			//使能复位校准，由硬件清零
	while((ADC1 -> CR2)& (1<<3));	//等待校准结束
	ADC1 -> CR2 |= 1<<2;			//开启AD校准，由硬件清零
	while((ADC1 -> CR2)& (1<<2));	//等待校准结束

}

//取得数模转换的值
//参数说明：（参数定义于adc.h）
//		 ADC_x  （0~3）,选择数模转换器
//		 ADC_CH_x    (0~15),选择通道
u16 Get_Adc(u8 ADC_x,u8 ADC_CH_x)
{
	u16 data = 0;

	switch(ADC_x)	
	{
		case 1 : {

			ADC1 -> SQR3 &= 0xFFFFFFE0;	  		//清除通道选择
			ADC1 -> SQR3 |= ADC_CH_x;				//选择通道
			ADC1 -> CR2  |= 1<<22;				//开启AD转换
			while(!(ADC1 -> SR & 1<<1));			//等待转换结束

			data = ADC1->DR;
			break;
		}
		case 2 : {break;}
		case 3 : {break;}
	}

	return data;
}

Library/inc/adc.h

#include 	

#define  ADC_1 0x01
#define  ADC_2 0x02
#define  ADC_3 0x03

void Adc1_Init(u8 ADC_CH_x,u8 ADC_CH_SMP);
u16 Get_Adc(u8 ADC_x,u8 ADC_CH_x);

库函数操作

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"


#define	 PRINTF_ON  1
#define  VREF       3.3        // 参考电压


void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void USART_Configuration(void);
void ADC_Configuration(void);


int main(void)
{
	float ADValue = 0.00;
	u32 delayTime = 0;

  	RCC_Configuration();
  	GPIO_Configuration();
	USART_Configuration();
	ADC_Configuration();

	while(1)
	{
		if(delayTime++ >=2000000)
		{
			delayTime = 0;
			ADValue = VREF*ADC_GetConversionValue(ADC1)/0x0fff;
			printf("\r\n ADValue = %.2fv\r\n",ADValue);
		
		}
	}
}

  
void GPIO_Configuration(void)
{
  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                                                                     
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 ;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;			
  	GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure); 


  	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); 

  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;			
  	GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure); 
}

void ADC_Configuration(void)
{
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;	

	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);	//配置ADC时钟分频

	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
	
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_8,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);


}


void RCC_Configuration(void)
{
	/* 定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus */
	ErrorStatus HSEStartUpStatus;

  	/* 复位系统时钟设置*/
  	RCC_DeInit();
  	/* 开启HSE*/
  	RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
  	/* 等待HSE起振并稳定*/
  	HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
	/* 判断HSE起是否振成功，是则进入if()内部 */
  	if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
  	{
    	/* 选择HCLK（AHB）时钟源为SYSCLK 1分频 */
    	RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); 
    	/* 选择PCLK2时钟源为 HCLK（AHB） 1分频 */
    	RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); 
    	/* 选择PCLK1时钟源为 HCLK（AHB） 2分频 */
    	RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
    	/* 设置FLASH延时周期数为2 */
    	FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
    	/* 使能FLASH预取缓存 */
    	FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
    	/* 选择锁相环（PLL）时钟源为HSE 1分频，倍频数为9，则PLL输出频率为 8MHz * 9 = 72MHz */
    	RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
    	/* 使能PLL */ 
    	RCC_PLLCmd(ENABLE);
    	/* 等待PLL输出稳定 */
    	while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
    	/* 选择SYSCLK时钟源为PLL */
    	RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
    	/* 等待PLL成为SYSCLK时钟源 */
    	while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
  	} 
  	/* 打开APB2总线上的GPIOA时钟*/
  	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

	//RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 , ENABLE);
		
}

 
void USART_Configuration(void)
{
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;

	USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;
	USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;
	USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;                                                                                                                                                      
	USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;
	USART_ClockInit(USART1 , &USART_ClockInitStructure);

	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);

 	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}


#if	 PRINTF_ON

int fputc(int ch,FILE *f)
{
	USART_SendData(USART1,(u8) ch);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);
	return ch;
}

#endif