一文详解ADC模拟数字转换器

ADC简介

12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器，它有多达18个通道，可以测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行.ADC的结果可以是左对齐或者是右对齐方式存储在16位数据寄存器中。

模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阈值。

ADC的输入时钟不得超过14MHZ，它是由PCLK2经分频产生。

ADC主要特征

12位分辨率

转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断

单次和连续转换模式

从通道0到通道n的自动扫描模式

自校准

带内嵌数据一致性的数据对齐

采样间隔时间可以按通道分别编程

规则转换和注入转换均有外部触发选项

间断模式

双重模式(带2个或以上ADC的器件)

ADC转换时间

ADC供电要求：2.4V到3.6v

ADC输入范围：Vref-

规则通道转换期间有DMA请求产生

ADC功能框图

注意：1、ADC3的规则转换和注入转换触发与ADC1和ADC2的不同

2、TIM8_CH4和TIM8_TRGO及他们的重映射位只存在于大容量产品中

ADC引脚

VDDA和VSSA应该分别连接到VDD和VSS。

电压输入范围

ADC输入范围为Vref-

通道选择

有16个通道，可以把转换组织分成两组：规则组和注入组。在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道0、通道2、通道15。

规则组：由多达16个转换组成，规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择，规则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的了L[3:0]位中

注入组：由多达4个转换组成，注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择，注入组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]中

如果 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 寄存器在转换期间被更改，当前的转换被清除，一个新的启动脉

冲将发送到 ADC 以转换新选择的组。

温度传感器/Vrefint内部通道

温度传感器和通道ADC_IN16相连接，内部参照电压Vrefint和ADC_IN17相连接。可以按注入或规则通道对这两个内部通道进行转换

单次转换模式

单次转换模式下，ADC只执行一次转换，该模式下即可通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位(只适用于规则通道)启动也可通过外部触发启动(适用于规则通道或注入通道)，这时CONT位为0.

一旦选择通道的转换完成：

如果一个规则通道被转换：

-转换数据被存储在16位ADC_DR寄存器中

-EOC(转换结束)标志被设置

-如果设置了EOCIE，则产生中断

如果一个注入通道被转换

-转换数据被存储在16位的ADC_DRJ1寄存器中

-JEOC(注入转换结束)标志被设置

-如果设置了JEOCIE位，则产生中断

连续转换模式

在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的ADON位启动，此时的CONT位是1.

每个转换后：

如果一个规则通道被转换

-规则数据被存储在16位的ADC_DR寄存器中

-EOC(转换结束)标志被设置

-如果设置了EOCIE，则产生中断

如果一个注入通道被转换：

-转换数据被存储在16位的ADC_DRJ1寄存器中

-JEOC(注入转换结束)标志被设置

-如果设置了JEOCIE位，则产生中断

规则通道：顾名思义，规则就是规矩的意思，我们平时一般使用的就是这个通道，或者应该说我们用到的就是这个通道，没有什么要特别注意的。

注入通道：注入，可以理解为插入，插队的意思，就是一种不安分的意思，它是一种在规则通道转换的时候强行插入的一种转换通道，如果在规则通道转换过程中，有注入通道插队，那么就要先转换完注入通道，等注入通道完成之后，再回到规则通道的转换流程。这点跟中断程序很像，都是不安分的主，所以注入通道只有在规则通道存在时才会出现。

转换顺序

规则序列

规则序列寄存器有3个，分别为SQR3、SQR2、SQR1。SQR3控制着规则序列中的第一个到第六个转换，对应的位为：SQ1[4:0]~SQ6[4:0]，第一次转换的是位 4:0 SQ1[4:0]，如果通道 16 想第一 次转换，那么在 SQ1[4:0] 写 16 即可。SQR2 控制着规则序列中的第 7 到第 12 个转换，对应的位 为：SQ7[4:0]~SQ12[4:0]，如果通道 1 想第 8 个转换，则 SQ8[4:0] 写 1 即可。SQR1 控制着规则序 列中的第 13 到第 16 个转换，对应位为：SQ13[4:0]~SQ16[4:0]，如果通道 6 想第 10 个转换，则 SQ10[4:0] 写 6 即可。具体使用多少个通道，由 SQR1 的位 L[3:0] 决定，最多 16 个通道。

注入序列

注入序列寄存器JSQR只有一个，最多支持4个通道，具体多少个由JSQR的JL[2:0]决定。如果JL的值小于4的话，则JSQR跟SQR决定转换顺序的设置不一样，第一次转换的不是JSQR1[4:0];而是JCQRx[4:0],x=4-JL,跟SQR刚好相反，如果 JL=00(1 个转换)，那么转换的顺序是从 JSQR4[4:0] 开始，而不是从 JSQR1[4:0] 开始，这个要注意，编程的时候不要搞错。当 JL 等于 4 时，跟 SQR 一样。

触发源

通道选好了，转换的顺序也设置好了，那接下来就开始转换了，ADC的转换可以由ADC控制寄存器2：ADC_CR2的ADON这个位来控制，写1的时候开始转换，写0的时候停止转换，这个是最简单也是最好理解的开启ADC转换的控制方式。

除了这种控制方法，ADC还支持触发转换，这个触发包括内部定时器触发和外部IO触发。触发源有很多，具体选择哪一种触发源，由ADC控制寄存器2：ADC_CR2的EXTSEL[2:0]和JEXTSEL [2:0]位来控制。EXTSEL[2:0]用于选择规则通道的触发源JEXTSEL [2:0]用于选择注入通道的触发源。选定好触发源之后，触发源是否要激活，则由 ADC控制寄存器2:ADC_CR2 的

EXTTRIG 和 JEXTTRIG 这两位来激活。其中 ADC3 的规则转换和注入转换的触发源与 ADC1/2

的有所不同，在框图上已经表示出来.

转换时间

ADC时钟

ADC输入时钟ADC_CLK由PCLK2经过分频产生，最大是14MHZ，分频因子由RCC时钟配置寄存器RCC_CFGR的位15：14设置，可以是2/4/6/8分频，注意这里没有1分频。一般我们设置PCLK2=HCLK=72M。

采样时间

ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入的电压进行采样，采样的周期数可通过ADC采样时间寄存器ADC_SMPR1控制的是通道10~17.每个通道可以分别使用不同的时间采样，其中采样周期最小是1.5个。

ADC 的转换时间跟 ADC 的输入时钟和采样时间有关，公式为： Tconv = 采样时间 + 12.5 个周期。 当 ADCLK = 14MHZ (最高)，采样时间设置为 1.5 周期(最快)，那么总的转换时间(最短) Tconv = 1.5 周期 + 12.5 周期 = 14 周期 = 1us 。

一般我们设置 PCLK2=72M ，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能是 12M ，采样周期设

置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us ，这个才是最常用的。

中断

转换结束中断

数据转换结束后可以产生中断，中断分为3种：规则通道转换结束中断，注入转换通道转换结束中断，模拟看门狗中断。其中转换结束很好理解，跟我们平时接触的中断一样，有相应的中断标志位和中断使能位，我们还可以根据中断类型写相应的中断服务程序。

模拟看门狗中断

当被ADC转换的模拟电压低于阈值或者高于阈值时，就会产生中断，前提是我们开起了模拟看门狗中断，其中低阈值和高阈值由ADC_LTR和ADC_HTR设置。例如我们设置高阈值是2.5V，那么模拟电压超过2.5V的时候，就会产生模拟看门狗中断，反之低阈值也一样。

DMA请求

规则和注入通道转换结束后，除了产生中断外，还可以产生DMA请求，把转换好的数据直接存储在内存里面。要注意的是只有ADC1和ADC3可以产生DMA请求。

ADC_Mode ：配置 ADC 的模式，当使用一个 ADC 时是独立模式，使用两个 ADC 时是双模式，

在双模式下还有很多细分模式可选，我们一般使用一个 ADC 的独立模式。

ScanConvMode ：可选参数为 ENABLE 和 DISABLE ，配置是否使用扫描。如果是单通道 AD 转换

使用 DISABLE ，如果是多通道 AD 转换使用 ENABLE 。

ADC_ContinuousConvMode ：可选参数为 ENABLE 和 DISABLE ，配置是启动自动连续转换还是单

次转换。使用 ENABLE 配置为使能自动连续转换;使用 DISABLE 配置为单次转换，转换一次后

停止需要手动控制才重新启动转换。一般设置为连续转换。

ADC_ExternalTrigConv ：外部触发选择，图 单个 ADC 功能框图 中列举了很多外部触发条件，可

根据项目需求配置触发来源。实际上，我们一般使用软件自动触发。

ADC_DataAlign ：转换结果数据对齐模式，可选右对齐 ADC_DataAlign_Right 或者左对齐

ADC_DataAlign_Left 。一般我们选择右对齐模式。

ADC_NbrOfChannel ： AD 转换通道数目，根据实际设置即可。

其中实验可以分为4个实验：独立模式单通道采集实验(分为中断存储和DMA直接存储)、独立模式多通道采集实验、双重ADC同步规则模式采集实验

我直接以双重ADC同步规则模式采集实验为例

宏定义：

main.c

个人总结

关于ADC程序驱动的编写，STM32官方的例程中有一些帮助，对于程序编写的步骤我总结如下：

1、初始ADC用到的GPIO

2、设置ADC的工作参数并初始化

3、设置ADC工作时钟(在RCC文件的ADC设置)

4、设置ADC转换通道顺序和采样时间

5、配置使能ADC转换完成中断，在中断内读取转换数据

6、如果是DMA读取数据，需要配置ADC的响应DMA

7、使能软件触发ADC转换