代码收藏家 STM32 HAL库F103系列ADC实验教程（一）
ADC工作原理：
1、输入通道：
2、转换序列：
A/D转换被组织为两组：规则组（常规转换组）和注入组（注入转换组）
规则组最多可以有16个转换，注入组最多有4个转换
规则组和注入组执行优先级对比
3、触发源：
触发转换的方法有两种：
（1）ADON位触发转换(仅限F1系列)
当ADC_CR2寄存器的ADON位为1时，再单独给ADON位写1，只能启动规则组转换
（2）外部事件触发转换
外部事件触发转换分为：规则组外部触发和注入组外部触发
4、转换时间：
5、数据寄存器：
6、中断：
7、单次转换模式和连续转换模式：
8、扫描模式：
不同模式组合的作用
单通道ADC采集实验
实验需要用杜邦线把RV1和ADC给连接起来
实验要求:
1，功能描述
通过ADC1通道1（PA1）采集电位器的电压，并显示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 F4/F7/H7系列还需要考虑ADC分辨率
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
4，模式组合
单次转换模式、不使用扫描模式
配置步骤：
1，配置ADC工作参数、ADC校准
HAL_ADC_Init()、HAL_ADCEx_Calibration_Start()
2，ADC MSP初始化
HAL_ADC_MspInit() 配置NVIC、CLOCK、GPIO等
3，配置ADC相应通道相关参数
HAL_ADC_ConfigChannel()
4，启动A/D转换
HAL_ADC_Start()
5，等待规则通道转换完成
HAL_ADC_PollForConversion()
6，获取规则通道A/D转换结果
HAL_ADC_GetValue()
相关HAL库函数介绍：
关键结构体介绍：
typedef struct
{
ADC_TypeDef *Instance; /* ADC 寄存器基地址 */
ADC_InitTypeDef Init; /* ADC 参数初始化结构体变量 */
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle; /* DMA 配置结构体 */
……
} ADC_HandleTypeDef;
typedef struct
{
uint32_t DataAlign; /* 设置数据的对齐方式 */
uint32_t ScanConvMode; /* 扫描模式 */
FunctionalState ContinuousConvMode; /* 开启单次转换模式或者连续转换模式 */ uint32_t NbrOfConversion; /* 设置转换通道数目 */
FunctionalState DiscontinuousConvMode; /* 是否使用规则通道组间断模式 */
uint32_t NbrOfDiscConversion; /* 配置间断模式的规则通道个数 */
uint32_t ExternalTrigConv; /* ADC 外部触发源选择 */
} ADC_InitTypeDef;
typedef struct
{
uint32_t Channel; /* ADC 转换通道*/
uint32_t Rank; /* ADC 转换顺序 */
uint32_t SamplingTime; /* ADC 采样周期 */
} ADC_ChannelConfTypeDef;
原理图：
源码
adc.c
#include "./BSP/ADC/adc.h"
ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;
/* ADC单通道*/
void adc_init(void)
{
ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};
g_adc_handle.Instance = ADC1;
g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;
g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;//软件触发
HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);
adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;
adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);
}
/* ADC MSP初始换函数*/
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if(hadc->Instance == ADC1)
{
RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; /* 模拟功能 */
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct); /* 初始化LED0引脚 */
adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);
}
}
/* 获得ADC转换后的结果函数*/
uint32_t adc_get_result(void)
{
HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);
HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);
return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);
}
adc.h
#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
void adc_init(void);
uint32_t adc_get_result(void);
#endif
main.c
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"
int main(void)
{
uint16_t adcx;
float temp;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
adc_init();
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */
while (1)
{
adcx = adc_get_result();
lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE); /* 显示ADCC采样后的原始值 */
temp = (float)adcx * (3.3 / 4096); /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */
adcx = temp; /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */
lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */
temp -= adcx; /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */
temp *= 1000; /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */
lcd_show_xnum(150, 130, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */
LED0_TOGGLE();
delay_ms(100);
}
}
单通道ADC采集(DMA读取)实验
实验简要：
1，功能描述 （通过DMA读取数据）
通过ADC1通道1（PA1）采集电位器的电压，并显示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 （F4/F7/H7系列还需要考虑ADC分辨率）
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
4，模式组合
连续转换模式、不使用扫描模式
配置步骤：
1，初始化DMA
HAL_DMA_Init()
2，将DMA和ADC句柄联系起来
__HAL_LINKDMA()
3，配置ADC工作参数、ADC校准
HAL_ADC_Init()、HAL_ADCEx_Calibration_Start()
4，ADC MSP初始化
HAL_ADC_MspInit() 配置NVIC、CLOCK、GPIO等
5，配置ADC相应通道相关参数
HAL_ADC_ConfigChannel()
6，使能DMA数据流传输完成中断
HAL_NVIC_SetPriority()、HAL_NVIC_EnableIRQ()
7，编写DMA数据流中断服务函数
DMAx_Channely_IRQHandler()
8，启动DMA，开启传输完成中断
HAL_DMA_Start_IT()
9，触发ADC转换，DMA传输数据
HAL_ADC_Start_DMA
相关库函数介绍：
相关结构体介绍：
typedef struct
{
uint32_t Direction; /* 传输方向 */
uint32_t PeriphInc; /* 外设（非）增量模式 */
uint32_t MemInc; /* 存储器（非）增量模式 */
uint32_t PeriphDataAlignment; /* 外设数据宽度 */
uint32_t MemDataAlignment; /* 存储器数据宽度 */
uint32_t Mode; /* 操作模式 */
uint32_t Priority; /* DMA通道优先级 */
}DMA_InitTypeDef;
源码
adc.c
#include "./BSP/ADC/adc.h"
DMA_HandleTypeDef g_dma_adc_handle;
ADC_HandleTypeDef g_adc_dma_handle;
uint8_t g_adc_dma_sta;
/* ADC DMA读取 初始化函数 */
void adc_dma_init(uint32_t mar)
{
ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf;
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1;
g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;
g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle);
__HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle);
g_adc_dma_handle.Instance = ADC1;
g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1;
g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle);
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle);
adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;
adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf);
HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3);
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0);
HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_dma_handle, &mar ,0);
}
/* ADC MSP初始化函数 */
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
if(hadc->Instance == ADC1)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);
}
}
/* 使能一次ADC DMA传输函数 */
void adc_dma_enable(uint16_t cndtr)
{
// ADC1->CR2 &= ~(1 << 0);
//
// DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0);
// while (DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0));
// DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;
// DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0;
// ADC1->CR2 |= 1 << 0;
// ADC1->CR2 |= 1 << 22;
__HAL_ADC_DISABLE(&g_adc_dma_handle);
__HAL_DMA_DISABLE(&g_dma_adc_handle);
while (__HAL_DMA_GET_FLAG(&g_dma_adc_handle, __HAL_DMA_GET_TC_FLAG_INDEX(&g_dma_adc_handle)));
DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;
__HAL_DMA_ENABLE(&g_dma_adc_handle);
__HAL_ADC_ENABLE(&g_adc_dma_handle);
HAL_ADC_Start(&g_adc_dma_handle);
}
/* ADC DMA采集中断服务函数 */
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
if (DMA1->ISR & (1<<1))
{
g_adc_dma_sta = 1;
DMA1->IFCR |= 1 << 1;
}
}
adc.h
#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
void adc_dma_init(uint32_t mar);
void adc_dma_enable(uint16_t cndtr);
#endif
main.c
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"
#define ADC_DMA_BUF_SIZE 100 /* ADC DMA采集 BUF大小 */
uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE]; /* ADC DMA BUF */
extern uint8_t g_adc_dma_sta; /* DMA传输状态标志, 0,未完成; 1, 已完成 */
int main(void)
{
uint16_t i;
uint16_t adcx;
uint32_t sum;
float temp;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
adc_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC DMA TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */
adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 启动ADC DMA采集 */
while (1)
{
if (g_adc_dma_sta == 1)
{
/* 计算DMA 采集到的ADC数据的平均值 */
sum = 0;
for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++) /* 累加 */
{
sum += g_adc_dma_buf[i];
}
adcx = sum / ADC_DMA_BUF_SIZE; /* 取平均值 */
/* 显示结果 */
lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 4, 16, 0, BLUE); /* 显示ADCC采样后的原始值 */
temp = (float)adcx * (3.3 / 4096); /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */
adcx = temp; /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */
lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */
temp -= adcx; /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */
temp *= 1000; /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */
lcd_show_xnum(150, 130, temp, 3, 16, 0X80, BLUE); /* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */
g_adc_dma_sta = 0; /* 清除DMA采集完成状态标志 */
adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 启动下一次ADC DMA采集 */
}
LED0_TOGGLE();
delay_ms(100);
}
}作者：从糕手变成高手
