2.21 AD单/多通道代码

2024 年 7 月 25 日 STM32 aoofoo

AD单通道接线图

PA0~7，pb0~1这10个引脚是ADC的10个通道，接在哪个都行，这里我们接的是PA0。

AD初始化步骤

第一步，开启RCC时钟，包括ADC和GPIO时钟。另外ADCCLK的分频器也需要配置一下。

第二步，配置GPIO，把需要用的GPIO配置成模拟输入模式。

第三步，配置多路开关，把左边的通道接入到右边的规则组列表里。这个过程就是我们之前说的点菜，把各个通道的菜列在菜单中。

第四步，配置ADC转换器。在库函数里，是用结构体来配置的，可以配置这一大块电路的参数。包括ADC是单次转换还是连续转换、扫描还是非扫描、有几个通道、触发源是什么、数据对齐是左对齐还有右对齐这些参数用一个结构体就可以配置了。

第五步，如果你需要模拟看门狗，有几个函数可以用来配置阈值和监测通道。

第六步，如果你想要开启中断，那就在中断输出控制里用ITConfig函数开启对应的中断输出，再在NVIC里配置一下优先级，这样就能触发中断了。

第七步，开关控制。调用一下ADC_Cmd函数，开启ADC。

这样ADC就配置完成了，就能正常工作了，当然在开启ADC之后，根据手册里的建议，我们还可以对ADC进行一下校准，这样就可以减小误差，那在ADC工作的时候，如果想要软件触发转换，那会有函数可以触发。如果想要读取转换结果，那也会有函数可以读取结果。

ADC相关库函数

ADCCLK配置函数

这个库函数是在RCC中的，void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2);

这个函数是用来配置ADCCLK分频器的，他可以对APB2的72MHz时钟选择2、4、6、8分频，输入到ADCCLK。

* @arg RCC_PCLK2_Div2: ADC clock = PCLK2/2
* @arg RCC_PCLK2_Div4: ADC clock = PCLK2/4
* @arg RCC_PCLK2_Div6: ADC clock = PCLK2/6
* @arg RCC_PCLK2_Div8: ADC clock = PCLK2/8

ADC初始化函数

void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx); //恢复缺省配置（默认配置）
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);//Init初始化
void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);//结构体初始化。

ADC上电函数（开关控制）

void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

开启DMA输出信号

void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

如果使用DMA转运数据，那就得调用这个函数，这个我们下节讲DAM的时候用。

ADC中断输出控制

void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);

用于控制某个中断能不能通往NVIC。

ADC用于控制校准的函数

void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);//复位校准
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);//获取复位校准状态
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);//开启校准
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);//获取开启校准状态

我们在ADC初始化完成之后，依次调用就行了。

ADC软件触发

void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

调用一下，就能软件触发转换了。我们这个代码目前使用软件触发。

FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx);//ADC获取软件开始转换状态

从名字上来看，这个函数好像是判断转换是不是正在进行的。那我们是不是可以调用这个函数，来判断转换是否已经结束呢？但是不行的。这个函数就是用来获取CR2的SWSTART这一位的，对照手册的寄存器描述，这一位的作用是开始转换规则通道。由软件设置该位以启动转换，转换开始后硬件马上清除此位。

所以ADC_SoftwareStartConvCmd函数就是给SWSTART位置1，以开始转换的，ADC_GetSoftwareStartConvStatus函数是返回SWSTART位的状态。由于SWSTART位在转换开始后立刻清零，所以这个函数的返回值跟转换是否结束毫无关系。

那如何知道转换是否结束呢？我们需要用到下面这个函数。

FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);//获取标志位状态。

参数给EOC的标志位，判断EOC标志位是不是置1了。

如果转换结束EOC标志位置1，然后调用这个函数，判断标志位，这样才是正确的判断转换是否结束的方法。

所以简单来说，上面说的“ADC获取软件开始转换状态”函数没啥用，我们一般也不用，所以不要被误导了。

ADC配置间断模式

void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);
void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

第一个函数是，每隔几个通道就间断一次。

第二个函数是，是不是启用间断模式。

ADC规则组通道配置

void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);

这个函数比较重要，它的作用就是给序列的每个位置填写指定的通道。

第一个参数是选择ADC。

第二个参数是指定的通道。

第三个参数是序列几的位置。

第四个参数是指定通道的采样时间。

ADC外部触发转换控制

void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

就是是否允许外部触发转换。

ADC获取转换值

uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);

就是获取AD转换的数据寄存器，读取转换结果就要使用这个函数。

uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void);

ADC获取双模式转换值，这个是双ADC模式读取转换结果的函数。

ADC模拟看门狗配置

//是否启动模拟看门狗

void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog);

//配置高低阈值。

void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold);

//配置看门的通道。
void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel);

ADC温度传感器、内部参考电压控制

void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState);

这个是用来开启内部的两个通道的，如果你要用这两个通道，得调用这个函数，开启一下。要不然 是读不到正确的结果的。

ADC中断相关函数

//获取标志位状态

FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);

//清除标志位
void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);

//获取中断状态
ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);

//清除中断挂起位
void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);

ADC单通道代码

void AD_Init()
{
	//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	
	//配置ADCCLK，6分频，ADCCLK = 72MHz/6= 12MHz
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	//配置GPIO，初始化PA0引脚
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
	/*在AIN模式下，GPIO口是无效的，断开GPIO防止GPIO口的输入输出对模拟电压造成干扰。
		所以AIN模式是ADC的专属模式。*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); 
	
	//选择规则组的输入通道。采样时间是55.5个ADC周期。
	//这个函数的意思是，在规则组序列1的位置放入通道0，采样时间是55.5个ADC周期。
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	//配置ADC
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;	
		//ADC工作模式，配置独立模式或者双ADC模式。
	ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; 
		//数据对齐，选择右对齐。
	ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;	
		//外部触发转换选择，就是触发控制的触发源。
		//选择不是使用外部触发，就是软件触发的意思。
	ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
		//连续转换模式，选择连续转换还是单次转换。
	ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;
		//扫描转换模式，选择扫描模式还是非扫描模式。
	ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
		//通道数目，指定在扫描模式下，总共会用几个通道。
		/*其实这个参数只在扫描模式下才需要用，
		如果是非扫描模式，那整个列表只有第一个序列有用*/
	ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;
	
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);
	
	//开启ADC电源
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
	
	//ADC校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准
	/*获取复位校准状态，所以如果要等待复位完成的话，
	还需要加个while循环，如果没有校准完成，就在这个while空循环里一直等待。*/
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);//开启校准
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//等待校准是否完成了。
	
}

通过上面的代码。我们的ADC就处于准备就绪的状态了，那我们想要启动转换，获取结果，就可以在下面再写一个获取结果的函数。

首先，软件触发转换，然后等待转换完成，也就是等待EOC标志位置1，最后读取ADC数据寄存器，就完事了。

uint16_t AD_GetValue()
{
	//软件触发的函数,ADC开启进行转换。
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
	//获取标志位函数查看ADC是否转换完成，转化完成后EOC由硬件自动置1，就跳出循环了。
	/*具体要等待多长时间呢？我们刚才配置了采样周期是55.5，转换周期是固定的12.5，
		加起来一共是68个ADC周期，ADC频率是12MHz，换算是5.67us*/
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
	//转化完成后返回转换值。
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
	//这里读取数据寄存器，会自动清除EOC的标志位，所以不需要再手动清除标志位了。
}

主函数代码可以这样写：

uint16_t ADvalu;
int main(void){
	OLED_Init();
	AD_Init();
	OLED_ShowString(1,6,"AOOFOO");//字符串
	OLED_ShowString(2,1,"ADvalu:");//字符串
	while(1)
	{
		ADvalu = AD_GetValue();
		OLED_ShowNum(2,9,ADvalu,4); //十进制无符号数
	}
}

下载到STM32中会发现，AD值的末尾会有些抖动，这是正常的波动。

但是如果你想对这个值进行判断，再执行一些操作。比如光线的AD值小于某一阈值，就开灯，大于某一阈值，就关灯，那可能会存在这样的情况，比如光纤逐渐变暗，AD值逐渐变小，但是由于波动，AD值会在判断阈值附近来回跳变，这会导致输出产生抖动，来回开灯关灯。

那如何避免AD值波动呢？

这个可以使用迟滞比较的方法来完成，设置两个阈值，低于下阈值时开灯，高于上阈值时才关灯，这就可以避免输出抖动问题了。这个跟我们GPIO那一节讲的施密特触发器是一个原理。另外，如果你觉的数据跳变太厉害，还可以采用滤波的方法，让AD值平滑一些，比如均值滤波，就是读10个或者20个数，取平均值，作为滤波的AD值。或者还可以裁剪分辨率，把数据的尾数去掉，这样也可以减少数据波动。

如果想要显示实际的电压值怎么办呢？

这只需要对这个数据进行一个线性变换就行了：

uint16_t ADvalu;
float Voltage;
int main(void){
	OLED_Init();
	AD_Init();
	OLED_ShowString(1,6,"AOOFOO");//字符串
	OLED_ShowString(2,1,"ADvalu:");//字符串
	OLED_ShowString(3,1,"Voltage:0.00V");//字符串
	while(1)
	{
		ADvalu = AD_GetValue();
		Voltage = ((float)ADvalu/4095)*3.3;
		OLED_ShowNum(2,9,ADvalu,4); //十进制无符号数
		OLED_ShowNum(3,9,Voltage,1); //十进制无符号数
		OLED_ShowNum(3,11,(uint16_t)(Voltage*100)%100,2); //十进制无符号数
	}
}

上面这些代码我们使用的是单次转换非扫描，我们还可以使用连续转换非扫描。这个模式的好处就是不需要不断的触发，就是主函数不用再一直循环调用AD的值，也不需要等待转换完成，下面给大家演示一下：

连续转换非扫描模式代码

void AD_Init()
{
	//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	
	//配置ADCCLK，6分频，ADCCLK = 72MHz/6= 12MHz
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	//配置GPIO，初始化PA0引脚
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
	/*在AIN模式下，GPIO口是无效的，断开GPIO防止GPIO口的输入输出对模拟电压造成干扰。
		所以AIN模式是ADC的专属模式。*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); 
	
	//选择规则组的输入通道。采样时间是55.5个ADC周期。
	//这个函数的意思是，在规则组序列1的位置放入通道0，采样时间是55.5个ADC周期。
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	//配置ADC
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;	
		//ADC工作模式，配置独立模式或者双ADC模式。
	ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; 
		//数据对齐，选择右对齐。
	ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;	
		//外部触发转换选择，就是触发控制的触发源。
		//选择不是使用外部触发，就是软件触发的意思。
	ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
		//连续转换模式，选择连续转换还是单次转换。
	ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;
		//扫描转换模式，选择扫描模式还是非扫描模式。
	ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
	    //通道数目，指定在扫描模式下，总共会用几个通道。
		/*其实这个参数只在扫描模式下才需要用，
		如果是非扫描模式，那整个列表只有第一个序列有用*/
	ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;
	
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);
	
	//开启ADC电源
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
	
	//ADC校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准
	/*获取复位校准状态，所以如果要等待复位完成的话，
	还需要加个while循环，如果没有校准完成，就在这个while空循环里一直等待。*/
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);//开启校准
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//等待校准是否完成了。
	
	//软件触发的函数,ADC开启进行转换。内部ADC连续不断地对指定通道转换。
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
	
}
uint16_t AD_GetValue()
{
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

 

 

ADC多通道代码

如何实现多通道采集呢？

多通道我们首先想到的应该是后面的两种扫描模式(单扫/连扫)对吧？利用列表，把4个通道填进去，然后触发转换，这样就能实现多通道了，这样确实是一种不错的方法，但是还是那个数据覆盖的问题，如果想要用扫描模式实现多通道，最好要配合DAM来实现，我们下一节讲完DMA之后，再来试一下扫描模式。

那你可能会问，我们一个通道转换完成之后，手动把数据转运出来不就行了？为啥非要用DMA来转运呢？这个方案看似简单，但是实际操作起来会有一些问题，第一个问题就是，在扫描模式下，你启动列表之后，它里面每一个单独的通道转换完成之后，不会产生任何的标志位，也不会触发中断，你不知道某一个通道是不是转换完了，他只有在整个列表都转换完成之后，才会产生一次EOC标志位，才能触发中断，而这时，前面的数据就已经覆盖丢失了。第二个问题就是，AD转换是非常快的，刚才我们也计算过，转换一个通道大概只有几us，也就是说，如果你不能在几us之内把数据转运走，那数据就会丢失，这对我们程序手动转运数据，要求就比较高了，所以在扫描模式下，手动转运数据是比较困难的。不过比较困难也不是说手动转运不可行，我们可以使用间断模式，在扫描的时候，每转换一个通道就暂停一次，等我们手动把 数据转运走之后，再继续触发，继续下一次转换，这样可以实现手动转运数据的功能。但是由于单个通道转换完成之后没有标志位，所以启动转换之后，只能通过Delay延时的方式，延时足够长的时间才能保证转运完成，这种方式既不能让我们省心，也不能提高效率，所以不推荐使用。

那这些方法都不行，我们本节是不是就不能实现多通道了呢？

答案是能实现，而且非常简单。我们可以使用单次转换，非扫描模式来实现多通道。只需要在每次触发转换之前，手动更改一下列表的第一个位置的通道就行了。比如，第一次转换，先写入通道0，之后触发、等待、读值；第二次转换，再把通道0改成通道1，之后触发、等待、读值……这样，在转换前，先指定一下通道，再启动转换，就可以轻松的实现多通道转换的功能了。

AD初始化以及AD通道值返回函数：

void AD_Init()
{
	//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	
	//配置ADCCLK，6分频，ADCCLK = 72MHz/6= 12MHz
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	//配置GPIO，初始化PA0引脚
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
	/*在AIN模式下，GPIO口是无效的，断开GPIO防止GPIO口的输入输出对模拟电压造成干扰。
		所以AIN模式是ADC的专属模式。*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0 |GPIO_Pin_1 |GPIO_Pin_2 |GPIO_Pin_3;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); 

	
	//配置ADC
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;	
		//ADC工作模式，配置独立模式或者双ADC模式。
	ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; 
		//数据对齐，选择右对齐。
	ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;	
		//外部触发转换选择，就是触发控制的触发源。
		//选择不是使用外部触发，就是软件触发的意思。
	ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;
		//连续转换模式，选择连续转换还是单次转换。
	ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;
		//扫描转换模式，选择扫描模式还是非扫描模式。
	ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;
	    //通道数目，指定在扫描模式下，总共会用几个通道。
		/*其实这个参数只在扫描模式下才需要用，
		如果是非扫描模式，那整个列表只有第一个序列有用*/
	ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;
	
	ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);
	
	//开启ADC电源
	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
	
	//ADC校准
	ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准
	/*获取复位校准状态，所以如果要等待复位完成的话，
	还需要加个while循环，如果没有校准完成，就在这个while空循环里一直等待。*/
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);//开启校准
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//等待校准是否完成了。

	
}
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
		
	//选择规则组的输入通道。采样时间是55.5个ADC周期。
	//这个函数的意思是，在规则组序列1的位置放入通道x，x经过外部传输得知。
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	//软件触发的函数,ADC开启进行转换。
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
	//获取标志位函数查看ADC是否转换完成，转化完成后EOC由硬件自动置1，就跳出循环了。
	/*具体要等待多长时间呢？我们刚才配置了采样周期是55.5，转换周期是固定的12.5，
		加起来一共是68个ADC周期，ADC频率是12MHz，换算是5.67us*/
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
	//转化完成后返回转换值。
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);
	//这里读取数据寄存器，会自动清除EOC的标志位，所以不需要再手动清除标志位了。
}

AD多通道逻辑函数：

uint16_t AD0,AD1,AD2,AD3;
int main(void){
	OLED_Init();
	AD_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"AD0:");//字符串
	OLED_ShowString(2,1,"AD1:");//字符串
	OLED_ShowString(3,1,"AD2:");//字符串
	OLED_ShowString(4,1,"AD3:");//字符串
	while(1)
	{
		AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0);
		AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1);
		AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2);
		AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3);
		
		OLED_ShowNum(1,5,AD0,4); //十进制无符号数
		OLED_ShowNum(2,5,AD1,4); //十进制无符号数
		OLED_ShowNum(3,5,AD2,4); //十进制无符号数
		OLED_ShowNum(4,5,AD3,4); //十进制无符号数
	}
}

 

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