一、STM32F1 ADC介紹

　　TM32F103 系列一般都有 3 個 ADC，這些 ADC 可以獨立使用，也可 以使用雙重（提高采樣率）。STM32F1 的 ADC 是 12 位逐次 逼近型的模擬數字轉換器。它具有多達 18個復用通道，可測量來自16 個外部源、2 個內部源信號。 這些通道的 A/D 轉換可 以單次、連續、掃描或間斷模式執行。ADC 的結果可以左對齊或右對齊 方式存儲在 16 位數據寄存器中。ADC具有模擬看門狗特性，允許應用程 序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的閥值上限或者下限。

1.2 STM32F1 ADC結構框圖

STM32F1 ADC擁有這么多功能，是由ADC內部結構所決定。要更好的理 解STM32F1的ADC，就需要了解它內部的結構。如下圖所示：（大家 也可以查看《STM32F10x中文參考手冊》-11模數轉換器（ADC）章-ADC功 能說明）。

（1）標號1：電壓輸入引腳

　　ADC輸入電壓范圍為： VREF- ≤ VIN ≤ VREF+。由 VREF-、 VREF+ 、 VDDA 、 VSSA這四個外部引腳決定。通常我們把 VSSA和 VREF-接地 ，把 VREF+和 VDDA 接 3.3V，因此ADC的輸入電壓范圍為：0~3.3V。我 們使用的開發板ADC輸入電壓范圍為0~3.3V。

（2）標號2：輸入通道

　　STM32 的 ADC的輸入通道多達 18 個，其中外部的 16 個通道就是框 圖中的 ADCx_IN0、ADCx_IN1...ADCx_IN5（x=1/2/3，表示ADC數），通 過這16個外部通道可以采集模擬信號。這 16 個通道對應著不同的 IO 口， 具體是哪一個 IO 口可以從數據手冊查詢到，也可以從下圖查 看，同樣我們在開發板芯片原理圖內也給大家標注了。其中 ADC1 還有2 個內部通道：ADC1 的通道16連接到了芯片內部的溫度傳感器，通道17連 接到了內部參考電壓 VREFINT。ADC2 和ADC3的通道 16、 17全部連接到 了內部的 VSS。

（3）標號3：通道轉換順序

　　外部的 16 個通道在轉換的時候可分為2組通道：規則通道組和注入 通道組，其中規則通道組最多有16路，注入通道組最多有 4 路。 規則通道組：從名字來理解，規則通道就是一種規規矩矩的通道，類 似于正常執行的程序，通常我們使用的都是這個通道。 注入通道組：從名字來理解，注入即為插入，是一種不安分的通道， 類似于中斷。當程序正常往下執行時，中斷可以打斷程序的執行。同樣 如果在規則通道轉換過程中，有注入通道插入，那么就要先轉換完注入 通道，等注入通道轉換完成后再回到規則通道的轉換流程。 每個組包含一個轉換序列，該序列可按任意順序在任意通道上完成。 例如，可按以下順序對序列進行轉換： ADC_IN3、ADC_IN8、 ADC_IN2、 ADC_IN2、 ADC_IN0、 ADC_IN2、 ADC_IN2、 ADC_IN15。

（4）標號4：觸發源（外部觸發和軟件觸發）

　　選擇好輸入通道，設置好轉換順序，接下來就可以開始轉換。要開啟 ADC轉換，可以直接設置ADC 控制寄存器ADC_CR2 的 ADON位為1，即使能 ADC。當然ADC還支持外部事件觸發轉換，觸發源有很多，具體選擇哪一 種觸發源，由 ADC 控制寄存器2:ADC_CR2 的 EXTSEL[2:0]和 JEXTSEL[2:0]位來控制。EXTSEL[2:0]用于選擇規則通道的觸發源， JEXTSEL[2:0]用于選擇注入通道的觸發源。選定好觸發源之后，觸發源 是否要激活，則由 ADC 控制寄存器ADC_CR2 的 EXTTRIG 和 JEXTTRIG 這兩位來激活。 如果使能了外部觸發事件，我們還可以通過設置 ADC 控制寄存器 2:ADC_CR2 的EXTEN[1:0]和 JEXTEN[1:0]來控制觸發極性，可以有 4 種 狀態，分別是：禁止觸發檢測、上升沿檢測、下降沿檢測以及上升沿和 下降沿均檢測。

（5）標號5：ADC時鐘

　　ADC 輸入時鐘 ADC_CLK 由 APB2經過分頻產生，最大值是14MHz，分 頻因子由 RCC 時鐘配置寄存器 RCC_CFGR 的位 15:14 ADCPRE[1:0]設置 ，可以是 2/4/6/8 分頻，注意這里沒有 1 分頻。我們知道APB2總線時 鐘為72M，而ADC最大工作頻率為14M，所以一般設置分頻因子為6，這樣 ADC的輸入時鐘為12MHz。

　　ADC要完成對輸入電壓的采樣需要若干個ADC_CLK周期，采樣的周期數 可通過ADC 采樣時間寄存器 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的 SMP[2:0]位 設置， ADC_SMPR2控制的是通道 0~9， ADC_SMPR1 控制的是通道 10~17 。每個通道可以分別用不同的時間采樣。其中采樣周期最小是1.5個，即 如果我們要達到最快的采樣，那么應該設置采樣周期為1.5個周期，這里 說的周期就是 1/ADC_CLK。

　　ADC 的總轉換時間跟ADC 的輸入時鐘和采樣時間有關，其公式如下：

　　（轉換時間） Tconv = 采樣時間 + 12.5個周期

其中Tconv為ADC總轉換時間，當ADC_CLK=14Mhz的時候，并設置1.5個周 期的采樣時間，則Tcovn=1.5+12.5=14個周期=1us。

（6）標號6：數據寄存器

　　ADC 轉換后的數據根據轉換組的不同，規則組的數據放在ADC_DR 寄 存器內，注入組的數據放在 JDRx內。 因為STM32F1的ADC是12位轉換精度，而數據寄存器是16位，所以ADC 在存放數據的時候就有左對齊和右對齊區分。如果是左對齊，AD轉換完 成數據存放在 ADC_DR 寄存器的[4:15]位內；如果是右對齊，則存放在 ADC_DR 寄存器的[0:11]位內。具體選擇何種存放方式，需通過ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 設置。

（7）標號7：中斷

　　當發生如下事件且使能相應中斷標志位時，ADC能產生中斷。

1.轉換結束（規則轉換）與注入轉換結束

2.模擬看門狗事件

3.DMA請求

二、STM32F1 ADC配置步驟

（1）使能端口時鐘和ADC時鐘，設置引腳模式為模擬輸入

　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);

　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AN; //模擬輸入模式

（2）設置ADC的分頻因子

　　RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

（3）初始化ADC參數，包括ADC工作模式、規則序列等

　　ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);

（4）使能ADC并校準

　　ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

　　ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啟AD轉換器

　　執行復位校準的方法是： ADC_ResetCalibration(ADC1);

　　執行 ADC 校準的方法是： ADC_StartCalibration(ADC1); //開始指定 ADC1 的校準狀態

　　while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待復位校準結束

　　while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校準結束

（5）讀取ADC轉換值 設置規則序列通道以及采樣周期的庫函數是：

　　ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel,uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)；

　　ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 )

設置好規則序列通道及采樣周期，接下來就要開啟轉換，由于我們采 用的是軟件觸發，庫函數

　ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

要開啟 ADC轉換.

三、編寫ADC控制程序

本章所要實現的功能是：通過ADC1通道1采樣外部電壓值，將采樣的 AD值和轉換后的電壓值通過串口打印出來，同時D1指示燈閃爍，提示系 統正常運行。

程序框架如下： （1）初始化ADC1_IN1相關參數，開啟ADC1 （2）編寫獲取ADC1_IN1的AD轉換值函數 （3）編寫主函數

 1 #ifndef _adc_H
 2 #define _adc_H
 3 
 4 #include "system.h"
 5 
 6 void ADCx_Init(void);
 7 u16 Get_ADC_Value(u8 ch,u8 times);
 8 
 9 
10 #endif

 1 #include "adc.h"
 2 #include "SysTick.h"
 3 
 4 /*******************************************************************************
 5 * 函 數 名         : ADCx_Init
 6 * 函數功能           : ADC初始化    
 7 * 輸    入         : 無
 8 * 輸    出         : 無
 9 *******************************************************************************/
10 void ADCx_Init(void)
11 {
12     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定義結構體變量    
13     ADC_InitTypeDef       ADC_InitStructure;
14     
15     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
16     
17     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//設置ADC分頻因子6 72M/6=12,ADC最大時間不能超過14M
18     
19     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;//ADC
20     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;    //模擬輸入
21     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
22     GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
23     
24     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
25     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//非掃描模式    
26     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//關閉連續轉換
27     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//禁止觸發檢測，使用軟件觸發
28     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右對齊    
29     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//1個轉換在規則序列中 也就是只轉換規則序列1 
30     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//ADC初始化
31     
32     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啟AD轉換器
33     
34     ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置指定的ADC的校準寄存器
35     while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//獲取ADC重置校準寄存器的狀態
36     
37     ADC_StartCalibration(ADC1);//開始指定ADC的校準狀態
38     while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//獲取指定ADC的校準程序
39 
40     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能或者失能指定的ADC的軟件轉換啟動功能
41 }
42 
43 /*******************************************************************************
44 * 函 數 名         : Get_ADC_Value
45 * 函數功能           : 獲取通道ch的轉換值，取times次,然后平均     
46 * 輸    入         : ch:通道編號
47                      times:獲取次數
48 * 輸    出         : 通道ch的times次轉換結果平均值
49 *******************************************************************************/
50 u16 Get_ADC_Value(u8 ch,u8 times)
51 {
52     u32 temp_val=0;
53     u8 t;
54     //設置指定ADC的規則組通道，一個序列，采樣時間
55     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);    //ADC1,ADC通道,239.5個周期,提高采樣時間可以提高精確度                
56     
57     for(t=0;t<times;t++)
58     {
59         ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的軟件轉換啟動功能    
60         while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待轉換結束
61         temp_val+=ADC_GetConversionValue(ADC1);
62         delay_ms(5);
63     }
64     return temp_val/times;
65 } 

 1 #include "system.h"
 2 #include "SysTick.h"
 3 #include "led.h"
 4 #include "usart.h"
 5 #include "adc.h"
 6 
 7 
 8 /*******************************************************************************
 9 * 函 數 名         : main
10 * 函數功能           : 主函數
11 * 輸    入         : 無
12 * 輸    出         : 無
13 *******************************************************************************/
14 int main()
15 {
16     u8 i=0;
17     u16 value=0;
18     float vol;
19     
20     SysTick_Init(72);
21     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  //中斷優先級分組 分2組
22     LED_Init();
23     USART1_Init(9600);
24     ADCx_Init();
25     
26     while(1)
27     {
28         i++;
29         if(i%20==0)
30         {
31             led1=!led1;
32         }
33         
34         if(i%50==0)
35         {
36             value=Get_ADC_Value(ADC_Channel_1,20);
37             printf("檢測AD值為：%d
",value);
38             vol=(float)value*(3.3/4096);
39             printf("檢測電壓值為：%.2fV
",vol);
40         }
41         delay_ms(10);    
42     }
43 }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的（stm32f103学习总结）—ADC模数转换实验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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