物联网之STM32开发六（ADC模数转换）

STM32-ADC模数转换

内容概要：

STM32-ADC模数转换概述

STM32-单通道采集实例

STM32-多通道采集实例

STM32-ADC模数转换概述

内容概要：

ADC简介

STM32F0-ADC时钟

STM32F0-ADC转化模式

STM32F0-ADC转化时间

STM32F0-ADC模拟看门狗

ADC简介：

ADC的作用：采集传感器的数据，测量输入电压，检查电池电量剩余，监测温湿度等。

ADC的性能指标：

    量程：能测量的电压范围

    分辨率：ADC的分辨率通常以输出二进制数的位数表示，位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长。

    转化时间：模拟输入电压在允许的最大变化范围内，从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间

STM32F0-ADC特性：

12位精度下转换速度可高达1MHz

可配置的转换精度：6位，8位，10位，12位

转换电压范围：0 ~ 3.6V，V SSA ~ V DDA

供电范围：2.4V ~ 3.6V

19个转换通道： 16个外部通道、 3个内部通道

采样时间可配置

ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中

STM32F0-ADC时钟：

APB时钟的2或4分频，最高14MHz

优点：不会有时钟域之间的同步带来的抖动，触发事件和转换的起始时刻之间的延迟是确定 的，从 而保证转换之间的时间间隔是固定的

缺点： ADC的转换时间和系统时钟频率相关，受系统频率的影响较大

片上14MHZ HSI RC振荡器

优点：无论MCU的运行频率，都可以保证最高的ADC工作频率可以使用自动节电模式（自动开启或关闭14MHz的内部振荡器）

缺点：触发信号的同步会带来抖动，触发事件和转换的起始时刻之间的延迟不确定

STM32F0-ADC通道的选择：

19路复用通道：

    ●16 个从 GPIO 引脚引入的模拟输入 (ADC_IN0...ADC_IN15)

    ●3 个内部模拟输入 ( 温度传感、内部参考电压、 VBAT 通道 )

 ADC 可以转换一个单一通道或自动扫描一个序列通道。被转换的通道序列必须在通道选择寄存器 ADC_CHSELR 中编程选择：每个模拟输入通道有专门的一位选择位 (CHSEL0...CHSEL18).

STM32F0-ADC转化模式：

注：  ADC 通知应用每次转换结束 (EOC) 事件

         ADC 通知应用每次序列转换结束 (EOS) 事件。

         这些标志位都是在ADC 中断和状态寄存器(ADC_ISR)中  ADC_CFGR1可配置COUNT位 。

         每次有一个通道在转化结束之后（ (EOC) 事件），必须先读取出数据寄存器中采集的数据，然后才能采集下一个通道。

STM32F0-ADC转化时间：

可编程采样时间 (SMP)：

      T Sampling 可配置：     SMP[2:0]@ADC_SMPR

      需要和外部电路的输入阻抗匹配，采样时间适用于所有通道

转化的时间：

T conversion 取决于转换精度： RES[1:0]@ADC_CFGR1

每个通道总的转换时间等于：  T Sampling + T conversion （采样时间 + 转化时间）

转换时间快速预览表：不需要高转换精度的应用，可以通过降低精确度来提高转换速度    假设ADC模块工作在14MHz的最高工作频率下

STM32F0-ADC触发方式：

软件触发：软件设置ADC_CR的ADSTART=1 时，触发选择有效。

外部事件触发：外部事件 ( 例如：定时器TRGO、输入引脚 ) 触发，可以设置触发源以及触发极性

STM32F0-ADC模拟看门狗：

检测待转换的模拟电压：（简单的来说就是检测到电压值不在预设的范围之内，则产生中断，在中断中设置报警等处理措施）

    电压超出检测范围就置位[e-mail]_ISR，并条件性地产生中断      

    检测范围由上下门限寄存器指定、 12位的ADC_HTR和ADC_LTR有效值 

模拟看门狗的使能控制：

    [e-mail]_CFGR1      

    检测所有通道还是单个通道由[e-mail]_CFGR1决定      

    检测哪个单个通道由AWDCH[4:0]@ADC_CFGR1决定

STM32-单通道采集实例

实验要求：利用ADC采集光照传感器的数据，并在中断中获取采集的结果

注：光敏电阻光强越强则阻值越小

过程如下：

main.c中启动ADC并使能中断

HAL_ADC_Start_IT(&hadc);//启动ADC转化并使能中断

追加到回调函数（可以在向量表中开始追加，也可以在中断程序文件中（.._it.c表示的就是中断程序文件）追加）

main.c中重新编写fputc函数，adc.c中重新编写回调函数：

int fputc(int ch,FILE *f){	
    while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);	
    USART1->TDR=(uint8_t)ch;
    return ch;
}

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	uint32_t light_value;
	light_value = HAL_ADC_GetValue(hadc);  //获取ADC中数据寄存器采集的值
	printf("light_value = %d\n",light_value);
}

 测试结果：

STM32-多通道采集实例

实验要求：利用ADC采集按键以及光照传感器的数据，并在按键中断处理程序中打印采集的结果

原理图分析：

实验过程：

配置ADC功能，因为是由按键中断进行采集，所以配置可以随便选择

打开按键中断：

导出工程：

追加到按键中断回调函数

gpio.c中重新编写fputc 和 回调函数，添加必要的头文件：

#include "adc.h"
#include "usart.h"

int fputc(int ch,FILE *f){	
    while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);	
    USART1->TDR=(uint8_t)ch;
    return ch;
} 

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	uint32_t temp = 0;
	if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
	{
		HAL_ADC_Start(&hadc);   //启动ADC
		while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));//如果ADC的状态寄存器中的EOC置位，则表示当前通道转化结束
		temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
		printf("key adc value = %d\n", temp);
		while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));//如果ADC的状态寄存器中的EOC置位，则表示当前通道转化结束
		temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
		printf("light adc value = %d\n", temp);
		HAL_ADC_Stop(&hadc);  //关闭ADC
	}
}

测试结果：

利用中断和ADC识别五向键，即五向键任一按键拨动时能通过串口打印出是那个按键

 

#include "adc.h"
#include "usart.h"

int fputc(int ch,FILE *f){	
    while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);	
    USART1->TDR=(uint8_t)ch;
    return ch;
}

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)
	{
		uint32_t data = 0;
		HAL_ADC_Start(&hadc);
		while(!(hadc.Instance->ISR & (1<<2)));
		data = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
		printf("key value = %d    ", data);
		if(data > 0 && data < 500)
		{
			printf("下边的按键被按下\n");
		}
		else if(data < 1600)
		{
			printf("左边的按键被按下\n");
		}
		else if(data < 2200)
		{
			printf("上边的按键被按下\n");
		}
		else if(data < 2700)
		{
			printf("中间的按键被按下\n");
		}
		else if(data < 3100)
		{
			printf("右边的按键被按下\n");
		}
		HAL_ADC_Stop(&hadc);
	}
}

实验结果：