2018年05月14日 | STM32之ADC实例（基于DMA方式）

ADC简介：

    ADC（Analog-to-Digital Converter，模/ 数转换器）。也就是将模拟信号转换为数字信号进行处理，在存储或传输时，模数转换器几乎必不可少。

   STM32在片上集成的ADC外设非常强大，我使用的奋斗开发板是STM32F103VET6,属于增强型的CPU,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。

ADC工作过程分析：

   我们以ADC规则通道转换过程来分析，如上图，所有的器件都是围绕中间的模拟至数字转换器部分展开的。它的左端VREF+,VREF- 等ADC参考电压，ADCx_IN0 ~ ADCx_IN15为ADC的输入信号通道，即某些GPIO引脚。输入信号经过这些通道被送到ADC器件，ADC器件需要收到触发信号才开始进行转换，如EXTI外部触发，定时器触发，也可以使用软件触发。ADC部件接受到触发信号后，在ADCCLK时钟的驱动下对输入通道的信号进行采样，并进行模数转换，其中ADCCLK是来自ADC预分频器。

    ADC部件转换后的数值被保存到一个16位的规则通道数据寄存器（或注入通道数据寄存器）中，我们可以通过CPU指令或DMA把它读到内存（变量），模数转换之后，可以出发DMA请求或者触发ADC转换结束事件，如果配置了模拟看门狗，并且采集的电压大于阈值，会触发看门狗中断。

   其实对于ADC采样，软件编程主要就是ADC的配置，当然我是基于DMA方式的，所以DMA的配置也是关键！话不多说看代码!

主函数：main.c

#include "printf.h"  

#include "adc.h"  

#include "stm32f10x.h"  

extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue;  

float ADC_ConvertedValueLocal;  

void Delay(__IO uint32_t nCount)  

{  

   for(;nCount !=0;nCount--);  

}  

int main(void)  

{    

  printf_init();      

  adc_init();  

  printf("******This is a ADC test******\n");  

  while(1)  

    {  

        ADC_ConvertedValueLocal =(float) ADC_ConvertedValue/4096*3.3;  

        printf("The current AD value =0x%04X\n",ADC_ConvertedValue);  

    printf("The current AD value =%f V\n",ADC_ConvertedValueLocal);  

    Delay(0xffffee);  

    }  

  return 0;   

}  

注意ADC_ConvertedValueLocal保存了由转换值计算出来的电压值，计算公式是：实际电压值=ADC转换值 x LSB ，这里由于我的板子VREF+接的参考电压为3.3V,所以LSB=3.3/4096，STM32的ADC的精度为12位。

ADC与DMA配置：adc.c

#include "adc.h"  

volatile uint16_t ADC_ConvertedValue;  

void adc_init()  

{  

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;  

    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);  

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);      

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;        

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;  

    GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);  

    DMA_DeInit(DMA1_Channel1);  

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;//ADC地址  

    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADC_ConvertedValue; //内存地址  

    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //方向(从外设到内存)  

    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; //传输内容的大小  

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址固定  

    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //内存地址固定  

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize =   

    DMA_PeripheralDataSize_HalfWord ; //外设数据单位  

    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize =   

    DMA_MemoryDataSize_HalfWord ;    //内存数据单位  

    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular  ; //DMA模式：循环传输  

    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High ; //优先级：高  

    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;   //禁止内存到内存的传输  

    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);  //配置DMA1的4通道  

    DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);  

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //独立ADC模式  

    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  //禁止扫描方式  

    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//开启连续转换模式   

    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //不使用外部触发转换  

    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //采集数据右对齐  

    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //要转换的通道数目  

    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);  

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);//配置ADC时钟，为PCLK2的8分频，即9Hz  

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//配置ADC1通道11为55.5个采样周期   

    ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);  

    ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);  

    ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准寄存器  

    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待校准寄存器复位完成  

    ADC_StartCalibration(ADC1);//ADC校准  

    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//等待校准完成  

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//由于没有采用外部触发，所以使用软件触发ADC转换  

}  

ADC配置还是比较简单的，毕竟只配置了单通道，还是分析一下吧!这里我是把ADC1的通道11使用的GPIO引脚PC1配置成模拟输入模式,在作为ADC的输入时，必须使用模拟输入。对于ADC通道，每个ADC通道对应一个GPIO引脚端口，GPIO的引脚在设为模拟输入模式后可用于模拟电压的输入。STM32F103VET6有三个ADC,这三个ADC公用16个外部通道。

DMA的整体配置为：使用DMA1的通道1，数据从ADC外设的数据寄存器（ADC1_DR_Address）转移到内存（ADC_ConvertedValue变量），内存外设地址都固定，每次传输的大小为半字（16位），使用DMA循环传输模式。

DMA传输的外设地址，也就是ADC1的地址为0x40012400+0x4c,这个地址可查STM32 datasheet获得，如图;

要特别注意ADC转换时间配置，由于ADC时钟频率越高，转换速度越快，那是不是就把ADC的时钟频率设的越大越好呢?其实不然，根据ADC时钟图可知，ADC时钟有上限值，即不能超过14MHz,如图：

这里ADC预分频器的输入为高速外设时钟（PCLK2）,使用RCC_ADCCLKConfig()库函数来设置ADC预分频的分频值，PCLK2常用时钟为72MHz,而ADCCLK必须小于14MHz,所以这里ADCCLK为PCLK2的6分频，即12MHz,而我的程序中只是随便设为8分频，9MHz,若希望ADC以最高频率14MHz运行，可以把PCLK2设置为56MHz,然后再4分频得到ACCLK。

ADC的转换时间不仅与ADC的时钟有关，还与采样周期有关。每个ADC通道可以设置为不同的采样周期。STM32的ADC采样时间计算公式为：

  T=采样周期+12.5个周期

公式中的采样周期就是函数中配置的 ADC_SampleTime，而后边加上的12.5个周期为固定值，则ADC1通道11的转换时间为T=(55.5+12.5) x 1/9=7.56us。

补充：在adc.c文件中定义了ADC_ConvertedValue变量，要注意这个变量是由关键字volatile修饰的，volatile的作用是让编译器不要去优化这个变量，这样每次用到这个变量时都要回到相应变量的内存中去取值，而如果不使用volatile进行修饰的话，ADC_ConvertedValue变量在被访问的时候可能会直接从CPU的寄存器中取出（因为之前该变量被访问过，也就是说之前就从内存中取出ADC_ConvertedValue的值保存到某个CPU寄存器中），之所以直接从寄存器中去取值而不去内存中取值，这是编译器优化代码的结果（访问CPU寄存器比访问内存快得多）。这里的CPU寄存器指R0,R1等CPU通用寄存器，用于CPU运算及暂存数据，不是指外设中的寄存器。

         因为ADC_ConvertedValue这个变量值随时都会被DMA控制器改变的，所以用volatile来修饰它，确保每次读取到的都是实时ADC转换值。

adc.h:

#ifndef _adc_H  

#define _adc_H  

#include "stm32f10x.h"  

#include "stm32f10x_dma.h"  

#include "stm32f10x_adc.h"  

#define ADC1_DR_Address  ((uint32_t)0x4001244c);  

void adc_init(void);  

#endif 

效果图：

由于我的开发板没有滑动变阻器，所以我就将电压的输入端接入通用IO口的3V引脚。如图：