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cortex_m3_stm32嵌入式学习笔记（十六）：ADC实验（模数转换）

2024-11-15 20:07:01   203人阅读

之前没学过数模电，对A/D D/A转换一窍不通，也百度了很多资料大都深奥难懂。。算了，先自以为是一下吧，等以后学了专业课再说。。（寒假回家一定要学。。恩 就这么决定了）看了那么多资料，感觉 A/D转换就是将电压（或者是其他模拟量：如 压力，图像等）转换为数字，D/A就是反过来，而ADC就是A/D转换器，他可以采集外部电压转化为数字。本节实验通过ADC采集外部电压转换为数字显示在屏幕上。


STM32 拥有 1~3 个 ADC（ STM32F101/102 系列只有 1 个 ADC），这些 ADC 可以独立使用，也可以使用双重模式（提高采样率）。 STM32 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有 18 个通道，可测量 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 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 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/低阀值。


STM32 将 ADC 的转换分为 2 个通道组：规则通道组和注入通道组。规则通道相当于你正常运行的程序，而注入通道呢，就相当于中断。在你程序正常执行的时候，中断是可以打断你的执行的。同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转换， 在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换。


通过一个形象的例子可以说明： 假如你在家里的院子内放了 5 个温度探头，室内放了3个温度探头； 你需要时刻监视室外温度即可，但偶尔你想看看室内的温度；因此你可以使用规则通道组循环扫描室外的 5 个探头并显示 AD 转换结果，当你想看室内温度时，通过一个按钮启动注入转换组(3 个室内探头)并暂时显示室内温度，当你放开这个按钮后，系统又会回到规则通道组继续检测室外温度。从系统设计上，测量并显示室内温度的过程中断了测量并显示室外温度的过程，但程序设计上可以在初始化阶段分别设置好不同的转换组，系统运行中不必再变更循环转换的配置，从而达到两个任务互不干扰和快速切换的结果。可以设想一下，如果没有规则组和注入组的划分，当你按下按钮后，需要从新配置 AD 循环扫描的通道，然后在释放按钮后需再次配置 AD 循环扫描的通道。

但本节只用到规则通道，因为是单次转换模式。。大概可以理解为我们现在只测量一个地方的电压值。。

配置ADC步骤如下：

1） 开启PA 口和 ADC1 时钟，设置 PA1 为模拟输入。
STM32F103RCT6 的 ADC 通道 1 在 PA1 上，所以，我们先要使能 PORTA 的时钟，然后设置 PA1 为模拟输入。 使能 GPIOA 和 ADC 时钟用 RCC_APB2PeriphClockCmd 函数，设置 PA1的输入方式，使用 GPIO_Init 函数即可。这里我们列出 STM32 的 ADC 通道与 GPIO 对应表：

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2）复位ADC1，同时设置ADC1 分频因子。
3）初始化ADC1 参数，设置ADC1 的工作模式以及规则序列的相关信息。
4）使能ADC 并校准。
5）读取ADC 值。

配置ADC的文件adc.c


#include "adc.h"
void Adc_Init(void)
{
	ADC_InitTypeDef ADC_ist;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_ist;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE );
	//72M/6=12,ADC 最大时间不能超过 14M
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//设置 ADC分频因子6
	//PA1 作为模拟通道输入引脚
	GPIO_ist.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
	GPIO_ist.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_ist);
	
	ADC_DeInit(ADC1);//复位 ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值
	ADC_ist.ADC_Mode= ADC_Mode_Independent;//ADC 独立模式
	ADC_ist.ADC_ScanConvMode=DISABLE;//单通道模式
	ADC_ist.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;//单次转换模式
	//转换由软件而不是外部触发启动
	ADC_ist.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_ist.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;//ADC 数据右对齐
	ADC_ist.ADC_NbrOfChannel=1;//顺序进行规则转换的 ADC 通道的数目
	ADC_Init(ADC1,&ADC_ist);
	
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//使能指定的 ADC1
	ADC_ResetCalibration(ADC1);//开启复位校准
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待复位校准结束
	ADC_StartCalibration(ADC1);//开启 AD 校准
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//等待校准结束
}
//获得 ADC 值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
	//设置指定 ADC 的规则组通道设置它们的转化顺序和采样时间
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ch,1,ADC_SampleTime_239Cycles5); 
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的 ADC1 的软件转换功能
	while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));//等待转换结束
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);//返回最近一次 ADC1 规则组的转换结果
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
	u32 tem_val=0;
	u8 i;
	for(i=0;i<times;i++)
	{
		tem_val+=Get_Adc(ch);
		delay_ms(5);
	}
	return tem_val/times;
}


adc.h
#ifndef _ADC_H
#define _ADC_H
#include "sys.h"
#include "delay.h"
void Adc_Init(void);
u16 Get_Adc(u8 ch);
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times);
#endif

主函数
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "lcd.h"
#include "adc.h"
void init()
{
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	uart_init(9600);	 	//串口初始化为9600
	LED_Init();		  		//初始化与LED连接的硬件接口
 	LCD_Init();
	Adc_Init();
	POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
	LCD_ShowString(60,40,200,24,24,"ADC Test ^-^");
	LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"Medium difficulty");
	LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"2015/1/24");
	LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"By--Mr yh");
	//显示提示信息
	POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
	LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"ADC_CH0_VAL:"); 
	LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"ADC_CH0_VOL:0.000V");
}
int main(void)
{
	u16 adcnum;
	float tem;
	init();
	while(1)
	{
		adcnum=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10);
		LCD_ShowxNum(156,130,adcnum,4,16,0);//显示ADC的值
		tem=(float)adcnum*(3.3/4096);
		adcnum=tem;
		LCD_ShowxNum(156,150,adcnum,1,16,0);//显示电压值的整数位
		tem-=adcnum;
		tem*=1000;
		LCD_ShowxNum(172,150,tem,3,16,0x80);//显示ADC的值的小数位
		LED0=!LED0;
		delay_ms(250);
	}
}


获得了ADC的值之后。。 再转换成电压值的公式就看不懂了。。orz

不过有一个地方需要注意 LCD_ShowxNum()的用法

再次翻出它的源码

//显示数字,高位为0,还是显示
//x,y:起点坐标
//num:数值(0~999999999);	 
//len:长度(即要显示的位数)
//size:字体大小
//mode:
//[7]:0,不填充;1,填充0.
//[6:1]:保留
//[0]:0,非叠加显示;1,叠加显示.
void LCD_ShowxNum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size,u8 mode)
{  
	u8 t,temp;
	u8 enshow=0;						   
	for(t=0;t<len;t++)
	{
		temp=(num/LCD_Pow(10,len-t-1))%10;
		if(enshow==0&&t<(len-1))
		{
			if(temp==0)
			{
				if(mode&0X80)LCD_ShowChar(x+(size/2)*t,y,'0',size,mode&0X01);  
				else LCD_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ',size,mode&0X01);  
 				continue;
			}else enshow=1; 
		 	 
		}
	 	LCD_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0',size,mode&0X01); 
	}
}
看到最后一个参数的说明， mode 是一个8位的变量，第7位为0代表不填充，1代表填充。

一开始对填充这个概念没什么理解，于是将两种结果（填充和不填充）烧进去看了一下，发现显示0.001 的时候，如果选不填充，它会显示0.  1(点和1之间有2个空格)，如果是填充就会显示0.001 (正常显示)所以我对填充的理解是：假如一个数6， 你想显示006，那么需要设置数的长度为3，填充模式



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