在STM32微控制器中，ADC（模数转换器）可以通过配置以二进制补码形式输出转换结果，尤其适用于差分输入模式（结果可能为负值）。以下是关键要点：

1. 补码输出的配置条件

• 差分输入模式：单端输入的结果始终为非负数，无需补码；差分输入的结果可为正或负，需补码表示。
• 数据对齐方式：配置为右对齐（Right Alignment）。通过ADC控制寄存器（ADC_CFGR）的 ALIGN 位设置：
  • ALIGN = 0：右对齐（高位为符号扩展位）。
• 分辨率选择：通过 RES[1:0] 位选择ADC分辨率（如12位、10位等）。

2. 补码输出的数据格式

• 右对齐时：ADC数据寄存器（ADC_DR）中的值直接是补码形式。
• 位域解释（以12位分辨率为例）：
  • 位11（最高位）：符号位（0=正数，1=负数）。
  • 位10~0：数值位。
  • 位15~12：符号扩展位（硬件自动填充符号位）。
• 数值范围：
  • 正数范围：0x0000 ~ 0x07FF（0 ~ 2047）。
  • 负数范围：0xF800 ~ 0xFFFF（-2048 ~ -1）。

3. 读取补码数据的代码示例（C语言）

// 读取ADC结果寄存器（右对齐）
uint16_t raw_value = ADC1->DR;  // 获取原始16位数据

// 转换为有符号整数（STM32硬件自动处理符号扩展）
int16_t signed_value = (int16_t)raw_value;

// 若需手动处理12位数据（右对齐）：
// int16_t corrected_value = (raw_value << 4) >> 4;  // 算术右移扩展符号位

4. 配置步骤（以HAL库为例）

ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

// 1. 启用ADC时钟
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();

// 2. 初始化ADC
hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;  // 12位分辨率
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;  // 右对齐（补码输出关键）
hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
HAL_ADC_Init(&hadc1);

// 3. 配置差分输入通道（例如ADC_CHANNEL_1为P, ADC_CHANNEL_2为N）
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;       // 正端通道
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
sConfig.DifferentialMode = ENABLE;      // 启用差分模式
sConfig.Offset = 0;
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);

// 4. 启动转换并读取结果
HAL_ADC_Start(&hadc1);
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) == HAL_OK) {
    int16_t result = (int16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 直接转为有符号数
}

5. 注意事项

• 满量程范围：补码范围不对称（如12位时为 -2048 ~ +2047）。
• 单端模式：即使配置为右对齐，结果仍为无符号数（非负）。
• 参考电压：负电压范围受限于 VREF-（通常为0V），确保差分输入电压在 [VREF-, VREF+] 范围内。

6. 验证补码输出

• 正电压输入：结果为正数（如 0x01FF = 511）。
• 负电压输入：结果为负数（如 0xFE01 = -511）。
• 零点输入：结果接近 0x0000。

通过上述配置，STM32 ADC可直接输出补码结果，简化了负电压的数字处理。