代码收藏家 STM32之ADC
ADC
ADC介绍
ADC全称: Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器，是指将连续变化的模拟信号转换为 离散的数字信号。
ADC的性能指标
量程：能测量的电压范围。
分辨率：ADC能辨别的最小模拟量，通常以输出二进制数的位数表示，比如:8、1012、16位等。位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长。
转化时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间。
ADC的特性
12位精度下转换速度可高达1MHZ。
供电电压：VSSA：0V；VDDA：24V~3.6V。
ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+（一般VREF和VSSA接在一起，即0V；VREF+和VDDA接在一起，即3.3V，所以一般ADC输入范围为0V~3.3V）。
采样时间可配置，采样时间越长，转换结果相对越准确，但是转换速度就越慢。
ADC的数据结果是12位，可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。
ADC时钟
由时钟控制器提供的ADCCLK时钟和PCLK2（APB2时钟）同步。
ADC通道
STM32F103C8T6总共两个ADC（ADC1、ADC2），每个ADC有18个转换通道：其中有16个外部通道，2个内部通道（温度传感、内部参考电压）。
外部的16个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。
规则组：正常排队的人。
注入组：有特权的人(军人、孕妇)，可以插队（优先处理）。
ADC转换顺序
每个ADC只有一个数据寄存器，16个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转换顺序。
规则通道
规则通道中的转换顺序由三个寄存器（SQR1、SQR2、SQR3）控制，它们都是32位寄存器。
SQRx寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQRx中写入相应的通道，这个通道就是第x个转换。
注入通道
注入通道的转换由一个寄存器（JSQR）控制，它是一个32位寄存器。
注入序列的转换顺序是从JSQx[4:0]（x = 4 – JL[1:0]）开始。
只有当JL=4的时候，注入通道的转换顺序才会按照]SQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序执行。
ADC触发方式
可以通过向控制寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开启ADC转换，写0停止ADC转换。
也可以通过外部事件（如定时器）进行ADC转换。
ADC转换时间
ADC是挂载在APB2总线(PCLK2) 上的，经过分频器得到ADC时钟(ADCCLK)，最高14MHz。
转换时间 = 采样时间 + 12.5个周期
12.5个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M，经过ADC预分频器能分频到最大的时钟只能是12M，采样周期设置为 1.5个周期，算出最短的转换时间为1.17us。
ADC转化模式
单次转换/连续转换
单次转换：只转换一次。
连续转换:：转换一次之后，立马进行下一次转换。
扫描模式
关闭扫描模式：只转换ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的第一个通道。
打开扫描模式：转换所有被ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的所有通道。如果开启了连续转换，即每个通道转换一次后又回到第一个通道重新开始转换。
模拟看门狗
当被ADC转换的模拟电压低于低阈值或者高于高阈值时，ADC的模拟看门狗状态位被设置，如果使能了AWDIE位将会产生中断。
使用ADC读取烟雾传感器（MQ-2）的值
STM32的hal库关于ADC的函数
HAL_ADC_Start()
启动某个ADC的转换。
原型：
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc)参数：
ADC_HandleTypeDef* hadc：ADC句柄实例：
HAL_ADC_Start(&hadc1); //启动ADC1的转换
HAL_ADC_PollForConversion()
等待某个ADC转换完成。
原型：
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t Timeout)参数：
ADC_HandleTypeDef* hadc：ADC句柄
uint32_t Timeout：超时时间实例：
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,100); //等待ADC1的转换完成，只等待100ms
HAL_ADC_GetValue()
读取某个ADC转换完成的数据。
原型：
uint32_t HAL_ADC_GetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc)参数：
ADC_HandleTypeDef* hadc：ADC句柄实例：
uint32_t smoke_value = 0;smoke_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //读取ADC1转换完成的数据到smoke_value
烟雾传感器（MQ-2）与STM32F103C8T6板子接线
在STM32F103C8T6的产品手册中找到板子上的ADC1通道0的接口。
3.3V <-> VCC
GND <-> GND
PA0 <-> AO
STM32CubeMX相关配置
配置SYS
配置RCC
ADC是挂载在APB2总线(PCLK2) 上的，经过分频器得到ADC时钟(ADCCLK)，最高14MHz。
配置串口信息（UART1）
配置ADC
配置工程名称、工程路径
选择固件库
生成工程
使用MicroLIB库
main.c文件编写
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
* All rights reserved.
*
* This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
* in the root directory of this software component.
* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
//重写stdio.h文件中的prinft()里的fputc()函数
int fputc(int my_data,FILE *p)
{
unsigned char temp = my_data;
//改写后，使用printf()函数会将数据通过串口一发送出去
HAL_UART_Transmit(&huart1,&temp,1,0xffff); //0xfffff为最大超时时间
return my_data;
}
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint32_t smoke_value = 0;
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
//1. 启动ADC1的转换
HAL_ADC_Start(&hadc1);
//2. 等待ADC1转换的完成,超时时间为100ms
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,100);
//3. 读取ADC1转换完成的数据到smoke_value
smoke_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
//4. 将数据打印到串口
//printf("smokeValue = %d\r\n",smoke_value);
printf("smokeValue = %f\r\n",3.3/4096*smoke_value);
HAL_Delay(1000);
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* USER CODE END 4 */
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
