STM32 内部温度校准

好的，STM32 微控制器内部集成了一个温度传感器，但这个传感器在出厂时仅进行了粗略的校准。要获得更精确的温度读数，通常需要在应用程序中进行软件校准。

以下是进行STM32内部温度传感器校准和使用的中文步骤和要点：

核心概念：

工厂预校准值： STM32芯片在出厂时，会对内部温度传感器进行基本校准。厂家会在芯片内部特定的Flash地址处存储两个校准值 (TS_CAL1 和 TS_CAL2)。
- TS_CAL1： 对应于 VDDA = 3.3V时，在温度 T1 (通常是30°C)下测量得到的温度传感器的ADC原始值。
- TS_CAL2： 对应于 VDDA = 3.3V时，在温度 T2 (通常是110°C)下测量得到的另一个温度点下的ADC原始值。 (注意：T1 和 T2 的具体值请查阅您使用的STM32型号的Datasheet或Reference Manual)
- 这些校准地址因STM32系列(如F0/F1/F4/F7/G0/G4/H7等)不同而不同。你需要查阅芯片对应的Datasheet (通常在 "Embedded Characteristics" 或 "Electrical Characteristics" 章节)找到Address of the temperature sensor calibration value部分。
温度计算（线性近似）： 温度传感器输出的电压与温度之间的关系在T1~T2范围内近似线性，因此可以利用这两个已知点来构建一条直线，通过当前测量到的ADC原始值推算出实际温度。公式如下：
```
Temperature (°C) = (T1 * (TS_CAL2 - ADC_Value) - T2 * (TS_CAL1 - ADC_Value)) / (TS_CAL2 - TS_CAL1)
```
或者更常见的变形：
```
Temperature (°C) = T1 + ((ADC_Value - TS_CAL1) * (T2 - T1)) / (TS_CAL2 - TS_CAL1)
```
- ADC_Value：你在当前实际温度下读取到的温度传感器ADC原始值。
- T1, T2：TS_CAL1和TS_CAL2对应的已知温度 (查Datasheet)。
- TS_CAL1, TS_CAL2：从芯片特定Flash地址读取到的校准值。
- 关键点： 这个公式依赖一个假设——VDDA = 3.3V！如果实际VDDA不是精确的3.3V，会导致计算误差。

使用步骤（基于工厂校准）：

启用 ADC 和温度传感器通道：
- 使用标准外设库（如HAL）或LL库初始化ADC。
- 将ADC通道配置为连接内部温度传感器通道（通常是ADC通道16或18，查芯片Reference Manual）。确保采样时间足够长（推荐 >10 μs）。

读取工厂校准值：

根据你的STM32型号，查找Datasheet中找到 TS_CAL1 和 TS_CAL2 的地址。
在代码中定义指向这些地址的指针，并读取值。

示例代码（伪代码，具体地址需替换）：

// 假设F4系列地址（务必替换成你芯片的实际地址！参考Datasheet）
#define TEMP130_CAL_ADDR ((uint16_t*)0x1FFF7A2C) // TS_CAL1 (30°C) 地址
#define TEMP110_CAL_ADDR ((uint16_t*)0x1FFF7A2E) // TS_CAL2 (110°C) 地址

uint16_t TS_CAL1 = *TEMP130_CAL_ADDR;
uint16_t TS_CAL2 = *TEMP110_CAL_ADDR;
uint16_t T1 = 30; // 单位°C，查Datasheet确认
uint16_t T2 = 110; // 单位°C，查Datasheet确认

测量温度传感器原始值：
- 启动ADC转换读取温度传感器通道的原始数值 ( ADC_Value)。为了提高精度，建议进行多次采样取平均（例如16次或更多）。

计算温度：

使用上面提供的线性公式（第二个常用变形）计算实际温度：

float adc_value = ...; // 你的平均ADC原始值（12位或根据ADC分辨率转换）
float temperature = T1 + ((adc_value - TS_CAL1) * (T2 - T1)) / (TS_CAL2 - TS_CAL1);

重要注意事项和校准技巧：

VDDA 精度是最大误差来源： 工厂校准值是在 VDDA 精确等于 3.3V 下得到的。如果你的电路板上 VDDA 不是精确的3.3V (很常见，LDO都有精度误差，也可能随负载变化)，计算出的温度会有显著偏差（每0.1V的VDDA偏差可能造成几摄氏度的温度误差）。
- 解决方案 (强烈推荐): 同时测量一个连接到 VDDA 的精确基准电压源（或稳定的已知电压，如在板子上找测试点）的ADC值。例如测量连接到VDDA的 VREFINT (内部参考电压，通常有一个校准值 VREFINT_CAL 存储在Flash中)：
```
#define VREFINT_CAL_ADDR ((uint16_t*)0x1FFF7A2A) // F4示例，查你芯片的地址
uint16_t VREFINT_CAL = *VREFINT_CAL_ADDR;
float vdda_measured = (3.3f * VREFINT_CAL) / adc_value_vrefint; // VREFINT电压在数据手册给出（通常1.2V），这里假设VREFINT在VDDA=3.3V时对应的校准值是VREFINT_CAL
```
  然后用 vdda_measured 去修正读取到的温度传感器ADC原始值 ( adc_value_temp_raw)，将其折算到 VDDA=3.3V 条件下的等效值：
```
float adc_value_temp_corrected = (adc_value_temp_raw * vdda_measured) / 3.3f;
```
  最后，用 adc_value_temp_corrected 代替之前的 adc_value 代入温度计算公式。
精度限制： 即使使用了VDDA校准，内部温度传感器的精度通常也有限：
- 典型精度：在数据手册 "Electrical Characteristics" -> "Operating conditions" -> "Embedded internal temperature sensor" 小节查看，通常是 ±1°C, ±2°C, 或者 ±4°C (例如@25°C到85°C范围内)。
- 响应速度相对较慢。
- 测量的是芯片内核温度，而不是环境温度。芯片功耗（运行速度和负载）会显著影响内核温度。更适合测量芯片本身温度变化趋势或作为粗略环境温度参考。
两点用户校准（提升精度）： 如果需要更高精度：
- 方法一： 在已知的两个精确温度点（例如冰水混合物0°C和室温25°C，需要精确温度计测量环境）下，测量对应的ADC原始值 ( ADCVAL_T1_actual, ADCVAL_T2_actual)。
- 方法二： 在单点校准VDDA的基础上，在一个已知温度点（通常选室温附近）测量ADC值。然后计算一个偏移量或斜率修正系数。
- 用这些 实测的 ADC值替代代码中的工厂校准值 TS_CAL1 和 TS_CAL2 (或者仅使用实测值修正斜率/偏移)。这能更好地补偿你特定芯片和特定VDDA条件下的误差。
使用CubeMx (可选)： 使用STM32CubeMX配置ADC通道和内部温度传感器非常方便。它会帮你生成基本的初始化代码。你仍然需要在用户代码中添加读取校准值、VDDA校准和温度计算的逻辑。

总结：

获取工厂预存的校准值 TS_CAL1 和 TS_CAL2 (地址查Datasheet)。
配置并读取内部温度传感器的ADC值 (ADC_Value)。
(关键) 校准实际 VDDA (推荐使用内部 VREFINT 及其校准值)。
用校准后的 VDDA 修正温度传感器ADC值 (折算到3.3V)。
使用线性公式结合校准值和修正后的ADC值计算温度。
理解其精度限制。如需更高精度，执行用户两点或单点校准。

务必查阅的资料：

你使用的STM32型号的Datasheet (数据手册)： 查找 Embedded Characteristics 章节，找到 Address of the temperature sensor calibration value, TS_CAL1 对应的温度 T1, TS_CAL2 对应的温度 T2。
你使用的STM32型号的Reference Manual (参考手册)： 查找 ADC 章节，关于 Internal temperature sensor 的说明以及如何配置ADC通道。
芯片封装顶部的丝印型号： 用来确认具体型号下载正确的文档。