2021年09月16日 | STM8单片机ADC连续扫描模式

  当STM8单片机使用ADC功能读取多个通道的值时，可以使用连续模式，但是连续模式一次只能采样一个通道的值，那么如果要采样多个通道时怎么办呢？STM8提供了一个多通道连续采样扫描模式。也就是说多个通道采样时才有扫描模式，从第0通道开始依次向后扫描，扫描完成后会自动开始第二次扫描。而不像单次扫描模式那样，依次结束后ADC就会自动关闭，需要手动开启第二次扫描。连续扫描模式只需要开启一次，就会一直重复的采样，直到手动关闭，才会结束。

  连续扫描模式相比单次扫描模式，在初始化的时候，只是多了一行代码，就是设置COUNT位为1.

  下面开始分析要使用连续扫描模式，需要设置哪些寄存器的哪些位。

  首先要设置最大的采样通道。单次采样的时候，ADC_CSR寄存器中的通道号指的是要采样的通道号，要采样那个通道就设置为几，而在扫描模式下，这个通道号指的是要扫描的最大通道号，扫描都是从0通道开始。比如想要扫描通道2、和通道3。那么这里的通道值就要设置要采样的最大通道值，也就是要设置为3，那么系统就会从0通道开始扫描到通道3结束，就算通道0和通道1没有用到，系统依然会扫描。

  接下来看ADC_CR1寄存器，这个寄存器要设置的有两个，就是ADON位和COUNT位，ADON位用来控制ADC的转换开关，为1时启动转换功能，为0时关闭转换功能。COUNT位用来开启连续转换模式。预分频位默认值为0，刚好符合我们的需求，也就是默认2分频。

  接下来看ADC_CR2寄存器，这个寄存器必须设置的位其实只有一个，就是要要使用扫描模式必须设置SCAN位为1，其他位使用默认值就行。如果数据对齐方式使用左对齐的话，就不用设置。这里使用的是数据右对齐，所以需要将ALIGN位也设置为1.其他位默认为0.

  最后就是这个ADC_TDR寄存器，用来禁止施密特触发器，主要是用来降低单片机功耗。当然这个寄存器不用设置也可以。如果要设置的话，使用了哪几个ADC通道，就将对应的通道位置1就行。

  下面就可以开始编写代码了：

#include "adc.h"

#include "main.h"

#include "led.h"

_Bool ADC_flag = 0;                     //ADC转换成功标志

u16 ADC_DB[10] = {0};

u16 adc_data[5] = {0};

//AD通道引脚初始化

void ADC_GPIO_Init( void )

{

    PD_DDR &= ~( 1 << 2 );              //PD2 设置为输入

    PD_CR1 &= ~( 1 << 2 );              //PD2 设置为悬空输入

    PD_DDR &= ~( 1 << 3 );              //PD3 设置为输入

    PD_CR1 &= ~( 1 << 3 );              //PD3 设置为悬空输入

    PC_DDR &= ~( 1 << 4 );              //PC4 设置为输入

    PC_CR1 &= ~( 1 << 4 );              //PC4设置为悬空输入

}

//设置为 连续扫描模式

//ch 为ADC通道 连续转换AIN0---AINch 通道的数据

void ADC_CH_Init( u8 ch )

{

    char l = 0;

    ADC_GPIO_Init();

    ADC_CR1 &= ~( 7 << 4 );   //预分频 2

    ADC_CR2 &= ~( 1 << 6 );   //不使用外部触发

    //禁止 AIN2 AIN4 的施密特触发器，降低 IO 静态功耗  PD5,PD6 上的通道如果施密特方式禁用会导致串口无法收发数据！

    ADC_TDRL |= ( 1 << 2 );

    ADC_TDRL |= ( 1 << 3 );

    ADC_TDRL |= ( 1 << 4 );

    ADC_CR1 |= ( 1 << 1 );   //连续转换

    ADC_CSR |= 0x04;          //配置通道号最大的那个

    ADC_CR2 |= ( 1 << 3 );    //右对齐

    ADC_CR1 |= ( 1 << 0 );    //开启 ADC

    ADC_CR2 |= ( 1 << 1 );    // SCAN = 1 开启扫描模式

      //当首次置位ADON位时，ADC从低功耗模式唤醒。为了启动转换必须第二次使用写指令来置位ADC_CR1寄存器的ADON位。

    for( l = 0; l < 10; l++ );  //延时，保证ADC模块的上电完成 至少7us

    ADC_CR1 |= ( 1 << 0 );      //再次将CR1寄存器的最低位置１ 使能ADC 并开始转换

}

/*

注意：在扫描模式（连续扫描模式）中，不要使用位操作指令(BRES)去清除EOC标志位，

这是因为该指令是对整个ADC_CSR寄存器的一个读-修改-写操作。

从CH[3:0]寄存器中读取当前的通道编号和写回该寄存器，将会改变扫描系列的最后通道编号。

在连续扫描模式中正确的清除EOC标志位的方法是 个RAM变量中载入一个字节到ADC_CSR寄存器，

这样来清除EOC标志位同时还重新载入扫描系列新的最后通道编号。

实验发现，位操作指令只在连续扫描模式中会清除CH[3:0]寄存器中的值，但并不影响其他值。

因此将ADC_CSR中的值读出，再将CH[3:0]中原来通道号加入进去，最后重新写入ADC_CSR中即可。写法如下：

ADC1->CSR = (uint8_t)(ADC1->CSR &(~ADC1_FLAG_EOC)|ADC1_CHANNEL_n);

注：ADC1_CHANNEL_n表示扫描到那个通道结束。

*/

u16 ain2_val = 0,ain3_val = 0,ain4_val = 0;

//读取采样电压值

u16 ReadVol_CHx( void )

{

    u16 voltage = 0;

    u16 temph = 0;

    u8 templ = 0;

    while( 1 )

    {

        LED = !LED;             //程序运行一圈耗时 10us    

        while( ( ADC_CSR & 0x80 ) == 0 );      //等待转换结束

        //ADC_CSR &= ~( 1 << 7 );               // 不能通过位操作来清零  EOC 标志

        ADC_CSR = ADC_CSR & 0x7F | 0x04;        // 转换结束标志位清零  EOC

        //读取 AIN2 的值

        templ = ADC_DB2RL;

        temph = ADC_DB2RH;

        temph = ( u16 )( templ | ( u16 )( temph << ( u16 )8 ) );

        ain2_val =  temph;

        //读取 AIN3 的值

        templ = ADC_DB3RL;

        temph = ADC_DB3RH;

        temph = ( u16 )( templ | ( u16 )( temph << ( u16 )8 ) );

        ain3_val =  temph;

        //读取 AIN4 的值

        templ = ADC_DB4RL;

        temph = ADC_DB4RH;

        temph = ( u16 )( templ | ( u16 )( temph << ( u16 )8 ) );

        ain4_val =  temph;

    }

    return voltage;

}

  这里要注意的地方有两个：

  一是在扫描模式时，采样的数据结果不是存放在ADC_DR寄存器中，而是存放在ADC_DBxR寄存器中，通道几就存放在对应的ADC_DBxR寄存器中，这个寄存器分为高位和低位两个。比如通道2的数据，就存放在ADC_DB2RL和ADC_DB2RH寄存器中，在读取数据的时候也要注意，如果数据是左对齐必须先读高8位，再读低位。如果数据是右对齐必须先读低8位，在读高8位。

  数据对齐在官方手册中有详细的说明，在使用的时候要注意这一点。

  二是在数据读取完成后，清除EOC标志位的时候，千万不能使用位清除的方式来进行，比如在单次采样的时候，清除标志位的方式通常是 ADC_CSR &= 0x7F; 直接将最高位清0. 在连续扫描模式下，这样清除标志位就会出问题。因为位操作ADC_CSR寄存器时，系统会进行一个读 - 修改 - 写的操作，那么在读改写的过程中，会改变通道号。而通道在连续扫描模式下会自动变化，这样的话，位操作就会打乱扫描通道的通道号操作，导致采样错误。那么要如何清除这个标志位呢？

  官方文档中这样说道：在连续扫描模式中正确的清除EOC标志位的方法是 个RAM变量中载入一个字节到ADC_CSR寄存器，这样来清除EOC标志位同时还重新载入扫描系列新的最后通道编号。

  这样听起来有些抽象，简单的说，不要对寄存器进行读改写的操作，而是直接一次性的给ADC_CSR写入它需要的值。这里采用的方式就是

ADC_CSR = ADC_CSR & 0x7F | 0x04;

将寄存器的最高清0，然后重新设置一次转换通道号，将这些值一次性的写入寄存器中，这样就ADC_CSR就会在一轮扫描结束后重新设置它的值，然后从0开始继续扫描，这样就不会打断ADC的通道扫描过程了。

官方文档中对这里也有说明，在使用的时候要注意这一点。

上面的代码是通常查询标志位的方式读取数据的，也可以使用中断的方式来读取数据。

#include "adc.h"

#include "main.h"

#include "led.h"

_Bool ADC_flag = 0;                     //ADC转换成功标志

u16 ADC_DB[10] = {0};

u16 adc_data[5] = {0};

//AD通道引脚初始化

void ADC_GPIO_Init( void )

{

    PD_DDR &= ~( 1 << 2 );              //PD2 设置为输入

    PD_CR1 &= ~( 1 << 2 );              //PD2 设置为悬空输入

    PD_DDR &= ~( 1 << 3 );              //PD3 设置为输入

    PD_CR1 &= ~( 1 << 3 );              //PD3 设置为悬空输入

    PC_DDR &= ~( 1 << 4 );              //PC4 设置为输入

    PC_CR1 &= ~( 1 << 4 );              //PC4设置为悬空输入

}

//设置为 连续扫描模式

//ch 为ADC通道 连续转换AIN0---AINch 通道的数据

void ADC_CH_Init( u8 ch )

{

    char l = 0;

    ADC_GPIO_Init();

    ADC_CR1 &= ~( 7 << 4 );   //预分频 2

    ADC_CR2 &= ~( 1 << 6 );   //不使用外部触发

    //禁止 AIN2 AIN4 的施密特触发器，降低 IO 静态功耗  PD5,PD6 上的通道如果施密特方式禁用会导致串口无法收发数据！

    ADC_TDRL |= ( 1 << 2 );

    ADC_TDRL |= ( 1 << 4 );

    ADC_CR1 |= ( 1 << 1 );   //连续转换

    ADC_CSR |= 0x04;          //配置通道号最大的那个

    ADC_CR2 |= ( 1 << 3 );    //右对齐

    ADC_CR1 |= ( 1 << 0 );    //开启 ADC

    ADC_CR2 |= ( 1 << 1 );    // SCAN = 1 开启扫描模式

    ADC_CSR |= ( 1 << 5 );    //EOCIE 使能转换结束中断

    //当首次置位ADON位时，ADC从低功耗模式唤醒。为了启动转换必须第二次使用写指令来置位ADC_CR1寄存器的ADON位。

    for( l = 0; l < 10; l++ );  //延时，保证ADC模块的上电完成 至少7us

    ADC_CR1 |= ( 1 << 0 );      //再次将CR1寄存器的最低位置１ 使能ADC 并开始转换

}

/*

注意：在扫描模式（连续扫描模式）中，不要使用位操作指令(BRES)去清除EOC标志位，

这是因为该指令是对整个ADC_CSR寄存器的一个读-修改-写操作。

从CH[3:0]寄存器中读取当前的通道编号和写回该寄存器，将会改变扫描系列的最后通道编号。

在连续扫描模式中正确的清除EOC标志位的方法是 个RAM变量中载入一个字节到ADC_CSR寄存器，

这样来清除EOC标志位同时还重新载入扫描系列新的最后通道编号。

实验发现，位操作指令只在连续扫描模式中会清除CH[3:0]寄存器中的值，但并不影响其他值。

因此将ADC_CSR中的值读出，再将CH[3:0]中原来通道号加入进去，最后重新写入ADC_CSR中即可。写法如下：

ADC1->CSR = (uint8_t)(ADC1->CSR &(~ADC1_FLAG_EOC)|ADC1_CHANNEL_n);

注：ADC1_CHANNEL_n表示扫描到那个通道结束。

*/

u16 ain2_val = 0, ain3_val = 0, ain4_val = 0;

u16 temph = 0;

u8 templ = 0;

//读取采样电压值

u16 ReadVol_CHx( void )

{

    u16 voltage = 0;

    if( ADC_flag == 1 )

    {

        ADC_flag = 0;

        //单通道扫描模式，转换结果存储在 ADC_DBxR 寄存器中

        //读取 AIN2 的值

        templ = ADC_DB2RL;

        temph = ADC_DB2RH;

        temph = ( u16 )( templ | ( u16 )( temph << ( u16 )8 ) );

        ain2_val =  temph;

        //读取 AIN3 的值

        templ = ADC_DB3RL;

        temph = ADC_DB3RH;

        temph = ( u16 )( templ | ( u16 )( temph << ( u16 )8 ) );

        ain3_val =  temph;

        //读取 AIN4 的值

        templ = ADC_DB4RL;

        temph = ADC_DB4RH;

        temph = ( u16 )( templ | ( u16 )( temph << ( u16 )8 ) );

        ain4_val =  temph;

    }

    return voltage;

}

//AD中断服务函数 中断号22

#pragma vector = 24                     // IAR中的中断号，要在STVD中的中断号上加2

__interrupt void ADC_Handle( void )

{

    //ADC_CSR &= ~( 1 << 7 );           // 不能通过位操作来清零  EOC 标志

    ADC_CSR = ADC_CSR & 0x7F | 0x04;    // 转换结束标志位清零  EOC

    ADC_flag = 1;                       // ADC中断标志 置1

}

当通道一次扫描完成后，会产生一个中断，然后去对应的ADC_DBxR寄存器中读取通道值就可以了，读取完成后，不需要手动开启ADON标志位，系统会自动启动下一次转换。