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标题: STM32的HAL库开发---单通道ADC采集实验 [打印本页]

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作者: 三尺非寒    时间: 2025-2-19 12:45
标题: STM32的HAL库开发---单通道ADC采集实验
一、实验简要

1、功能形貌

通过ADC1通道1（PA1）采集电位器的电压，并表现ADC转换的数字量及换算后的电压值

2、确定最小刻度

VREF+ = 3.3V ---》 0V ≤ VIN ≤  3.3V ---》最小刻度 = 3.3 / 4096 ，F1的分辨率是12位的，也就是把3.3V分为4096份。F4/F7/H7还可以自己配置分辨率，比方H7可以把分辨率配置为16位的，也就是把3.3V举行65536等分。

3，确定转换时间

采样时间239.5个ADC时钟周期为例，可以得到转换时间为21us。比方配置为最长的采样时间239.5个采样周期，那么采样时间就是239.5 + 12.5  = 252个时钟周期。配置ADC的时钟的12M，则转换时间为252 * （1 / 12000000） = 21us

4、模式组合

单次转换模式、不使用扫描模式

二、ADC寄存器先容

2.1 ADC_CR1寄存器 

这个实验只用的了SCAN位，因为是单通道，所以不须要扫描模式，将SCAN位设置为0.

同时CR1寄存器里边的双模式选择要设置为独立模式，因为只使用了一个ADC。 

2.2 ADC_CR2寄存器 

SWSTART位：开启转换规则通道，置为1，再=在单次转换模式下，即可触发一次转换，转换开始后，硬件会把这位置0。想再次转换，再次置1.
EXTTRIG位：使能外部触发，也就是定时器大概外部停止触发那些。这个实验里选择的软件触发，所以设置为0
EXTSE位：选择外部的触发源，这里选用软件触发。

ALIGN:设置数据对齐方式，由于ADC数据位为12位，而数据寄存器是16位的，所以将12位数据放到16位寄存器里边，涉及数据对齐题目，一般选择右对齐。
DMA位：设置是否启用DMA，本实验没有使用，设置为0。
RSTCAL位：ADC在转换之前，起首举行校准， 这个位是初始化校准寄存器的。
CAL位：软件设置为1后，ADC开始校准，校准完成后，硬件会把这位清0.
ADON位：设置开启照旧关闭ADC的。这一位在F1系列，还有触发规则组转换的功能，其他系列没有。
注意：一般操纵次序是，先把ADON位置1，开启ADC，然后把RSTCAL位设置为1，初始化校准寄存器。 然会将CAL位设置为1，举行ADC校准，校准完成后，CAL位会硬件置0，可以在软件里判断这位，开ADC是否校准完成。
CONT位：设置单次转换照旧连续转换。设置为0是单次转换模式，设置为1是连续转换模式。
2.3 ADC_SMPR1寄存器

SMPR1设置通道10到通道17采样时间的设置，而且采样时间是每个通道都可以单独设置的。如果想设置通道12，就往SMP12里边写即可。 
2.4 ADC_SMPR2寄存器

SMPR2设置通道0到通道9采样时间的设置，而且采样时间是每个通道都可以单独设置的。本实验使用通道1，采样时间设置为最大，也就是将SMP0设置为111.
2,5 ADC_SQR1寄存器

本实验只有一个转换，只须要将L位设置为0即可。然后将第一个转化位置设置为通道1.
2.6  ADC_SQR2寄存器

这个寄存器用于配置序列里的第7个到第12个。
 2.7  ADC_SQR3寄存器

这个寄存器是用来设置规则序列里的第一个到第6个。本实举动单通道，直接把SQ1设置为1即可，代表第一个转化次序为通道1. 
2.8 ADC_DR寄存器

这个寄存器是有32位的，其中低16位用于存储规则转换数据的，高16位是用于双ADC模式的。读数据的时候直接读取低16位即可。
三、单通道ADC采集实验配置步骤 

1、HAL_ADC_Init()函数，用于初始化ADC，配置ADC工作参数。
2、HAL_ADCEx_Calibration_Start()函数，用于ADC校准的。
3、HAL_ADC_MspInit()函数， 配置NVIC、CLOCK、GPIO
4、HAL_ADC_ConfigChannel()函数，配置ADC相应通道相关参数
5、HAL_ADC_Start()函数，启动A/D转换
6、HAL_ADC_PollForConversion()函数，等待规则通道转换完成
7、HAL_ADC_GetValue()函数，获取规则通道A/D转换结果

四、程序

1、寄存器版本

1. #include "./BSP/ADC/adc.h"
4. void ADC_Init(void)
5. {
6.         //开启ADC1时钟
7.         RCC->APB2ENR |= (1 << 9);
8.        
9.         //设置ADC时钟分频系数为6
10.         RCC->CFGR |= (1 << 15);
11.        
12.         //SCAN位  关闭扫描模式
13.         ADC1->CR1 &= ~(1 << 8);       
14.        
15.         //EXTTRIG 开启规则通道的外部触发
16.         //ADC1->CR2 &= ~(1 << 20)
17.         ADC1->CR2 |= (1 << 20);
18.        
19.         //EXTSEL 设置为SWSTART软件触发
20.         ADC1->CR2 |= (0X07 << 17);
21.        
22.         //ALIGN 设置数据对齐为右对齐模式
23.         ADC1->CR2 &= ~(1 << 11);
24.        
25.         //ADCON 开启ADC
26.         ADC1->CR2 |= (1 << 0);
27.        
28.        
29.         //CONT 开启连续转化模式
30.         //ADC1->CR2 |= (1 << 1);
31.        
32.         //SMP1 ADC1_CH1 设置采样时间为239.5个时钟周期
33.         ADC1->SMPR2 |= (0X07 << 3);
34.        
35.         //L 设置规则通道转换数为1
36.         ADC1->SQR1 &= (0X0F << 20);
37.        
38.         //SQ1 设置第一个转化为ADC通道1
39.         ADC1->SQR3 |= (1 << 0);
40.        
41.         //开启GPIOA时钟
42.         RCC->APB2ENR |= (1 << 2);       
43.        
44.         //设置PA1位模拟输入模式
45.         GPIOA->CRL &= ~(0X03 << 4);
46.         GPIOA->CRL &= ~(0X03 << 6);
47.        
49.         //RSTCAL 初始化校准寄存器
50.         ADC1->CR2 |= (1 << 3);
51.        
52.         /*********************注意***************/
53.         //第一个不写会出问题
54.         //这必须要等待两次  一个是等待校准寄存器初始化完成之后  ，再开启校准
55.         //第二个是等待校准完成再开始转换
56.         //等待校准完成
57.         while(ADC1->CR2 & (1 << 3));
58.        
59.         //CAL 开始校准
60.         ADC1->CR2 |= (1 << 2);
61.        
62.         //等待校准完成
63.         while(ADC1->CR2 & (1 << 2));
64.        
65.         //SWSTART 开启规则通道软件触发
66.         ADC1->CR2 |= (1 << 22);
67. }

复制代码

再配过程中发现，最开始就算接3.3，采集的数据总时跟0XFFF差一点，电压表现为3.26左右。厥后发现必须等待校准寄存器初始化完成后，再开启校准，同时等待校准完成后，再开启转换。 
2、库函数版本
adc.h头文件

1. #ifndef __ADC_H
2. #define __ADC_H
4. #include "stm32f1xx.h"
6. void ADC_Init(void);
7. void get_value_ADC(void);
8. #endif

复制代码

adc.c源文件

1. #include "./BSP/ADC/adc.h"
2. #include "./SYSTEM/sys/sys.h"
5. ADC_HandleTypeDef hadc;
6. void ADC_Init(void)
7. {
8.         hadc.Instance = ADC1;
9.        
10.         //设置连续转换模式还是单次转换模式
11.         hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
12.         hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
13.         //关闭间断模式
14.         hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
15.         //设置ADC触发源
16.         hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
17.         //设置转换数量
18.         hadc.Init.NbrOfConversion = 1;
19.         //设置间断模式数量
20.         hadc.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
21.         hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
23.         HAL_ADC_Init(&hadc);
24.        
25.         ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
26.        
27.         sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
28.         sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
29.         sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;
30.         HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
31.        
32.         //开启ADC校准
33.         HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc);
34.        
35.         //开启ADC
36.         HAL_ADC_Start(&hadc);
37. }
39. void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
40. {
41.         //开启ADC1时钟
42.         __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
43.        
44.         //开启GPIOA时钟
45.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
46.        
47.        
48.         //设置PA1为模拟输入模式
49.         GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;
50.        
51.         GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
52.         GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_1;
53.         GPIO_Init.Pull = GPIO_NOPULL;
54.         GPIO_Init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
55.         HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Init);
56.        
57.         RCC_PeriphCLKInitTypeDef  PeriphClkInit;
58.        
59.         PeriphClkInit.PeriphClockSelection =RCC_PERIPHCLK_ADC;
60.         //设置ADC时钟分频系数为6
61.         PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
62.         HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit);
63. }
65. uint32_t value = 0;
66. void get_value_ADC(void)
67. {
68.         //主要用于软件触发转换 用于ADC采集
69.         HAL_ADC_Start(&hadc);
70.         //用于ADC转换
71.         HAL_ADC_PollForConversion(&hadc,10);
72.         value = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
73.         value &= 0X0FFF;
74.        
75.         printf("ADC:%f\r\n",((double)value * 3.3 ) / 4096);
76. }

复制代码

main.c主函数

1. #include "./SYSTEM/sys/sys.h"
2. #include "./SYSTEM/usart/usart.h"
3. #include "./SYSTEM/delay/delay.h"
4. #include "./BSP/LED/led.h"
5. #include "./BSP/ADC/adc.h"
7. uint16_t ADC_Voyage = 0;
8. int main(void)
9. {
10.     HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
11.         sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
12.     delay_init(72);                     /* 延时初始化 */
13.     led_Init();                         /* LED初始化 */
14.         usart_init(115200);
15.         ADC_Init();
16.     while(1)
17.     {
18.                 LED0(1);
19.                 LED1(0);
20.                 delay_ms(500);
21.                
22.                 LED0(0);
23.                 LED1(1);
24.                 delay_ms(500);
25.                
26.                 get_value_ADC();
27.     }
28. }

复制代码

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