代码收藏家技术教程 2024-09-24

STM32 F407 ADC控制器寄存器使用详解

前言：

当我们需要获取外部的环境信息会用到传感器，如光敏传感器，毒气检测，酒精传感器，雨滴传感器等等。
这些传感器都会将外界环境的物理量转化为电压模拟量；我们单片机就需要通过引脚来获取这些模拟量，但是单片机的CPU只能处理数字量，因此要将这些模拟量再转换为数字量，进行数据换算后，得到对应的信息。
STM32芯片中就有能将模拟量转换为数字量的外设 — ADC

ADC原理：

ADC原理可以分为两个部分：采样＋转换

采样：采集模拟量的精度
转换：逐次逼近型，将参考电压等分为数小份累加方式与目标电压进行比较，直到相等
再将该数字量分数保存在ADC_DR寄存器中。

ADC控制器框图

框图下面的硬件触发转换内容，在此不进行展开

ADC主要参数：

参考电压：每个ADC转换器都会有一个参考电压，stm32f407为3.3v
分辨率/精度：每个ADC转换器都会有精度，精度即将参考电压划分分数的多少
stm32f407内部ADC，可配置 12 位、 10 位、 8 位或 6 位分辨率
一般使用12位分辨率，即将3.3v分为4096分 — 0.805mv
如果stm32芯片内部精度不够，可以外界高精度ADC转换芯片
如果外接高于参考电压的模拟量时怎么做？
引入IO口前，外加一个分压电阻进行降压，ADC转换数字量后再进行回换算。

ADC模式选择：

一般会选择单次转换模式，如果是多通道则开启扫描模式
即 单次 + 扫描

原因：单次转换模式可控性更高，不需要转换就停止，减少资源消耗

规则组与注入组：

通常情况下，使用规则组即可满足使用~
注入组和规则组的区别：
注入组可以将4个通道转换完成后放入4个DR数据寄存器
而规则组只能将每个通道转换完成后的数据放入同1个DR数据寄存器中

注入组可以分为触发注入和自动注入
触发注入注入通道可以打断规则通道
自动注入注入通道会自动接在规则通道后面

ADC转换覆盖问题：

ADC在多通道序列转换中，开启转换后，第一个通道转换完成，将通道1的转换数字量存放到DR数据寄存器并且EOC标志位置1，（ADC控制不会管EOC是否清零）紧接着立马开始第二个通道的转换。
因此若不及时读走DR中通道1的数字量，当通道2转换完成，就会以通道2的数字量把原来DR的数据覆盖掉。
所以在代码程序设计中，我们要在EOC置1后，把DR数据读走或者使用DMA。

ADC编程思路：

这里使用的是查询等待的方法
也可以使用ADC中断，在中断中读取DR数字量

ADC控制初始化函数

{

/*IO口控制器配置*/
                        /*ADC控制器配置*/

                }

获取ADC转换数据函数

{

//开启ADC转换

//等待EOC置1

//读取DR寄存器数字量到变量中

//返回变量

                }

ADC寄存器相关配置说明：

SR:
                         位2：        注入组转换结束标志
位1：规则组转换结束标志
                                0：转换未完成

                                1：转换已完成

—– 注意EOCS位

CR1:

位25/24： ADC精度 //12位

位8：扫描模式   //多通道时开启

位5：中断使能位 //若使用中断时开启

CR2：

                         位30：开始转换规则组通道

位11：数据右对齐

                  位10： EOCS位

0：一个序列中通道全部转换结束后EOC位置1
1：一个序列中每一个通道转换结束EOC位都会置1

位1：连续转换和单次转换选择

位0：开启ADC使能

SMPRx：设置各个通道的采样时间 //480个周期

SQRx：设置规则组一多少个转换并且排序

CCR:

位23：   使能芯片内部温度传感器和参考电压通道

位16/17：时钟分频 //4分频

芯片内部的温度传感器：

芯片内部温度传感器挂载在ADC 16号通道（F407系列）
不同系列有所差别，可以通过数据手册查看公式中的具体数值

程序代码中的使用：

0.805是3.3V/4096再转化为mV单位的结果
Vsense 就是0.805乘转换温度通道后的数字量

ADC初始化部分代码：

单次 + 扫描模式
通道10&通道12&通道16

   /*ADC控制器配置*/
   //ADC时钟使能
   RCC->APB2ENR |= (1<<8);
   //CR1
   ADC1->CR1 &= ~(3<<24);               //12位分辨率
   ADC1->CR1 |= (1<<8);                   //扫描模式
   //CR2
   ADC1->CR2 &= ~(1<<11);               //数据右对齐
   ADC1->CR2 &= ~(1<<1);               //单次转换模式
   ADC1->CR2 |= (1<<10);               //EOCS位，每个通道转换完成EOC都会置1
   //SMPRx
   ADC1->SMPR1 |= (7<<6);               //通道12   480个周期的采样时间
   ADC1->SMPR1 |= (7<<0);               //通道10   480个周期的采样时间
   ADC1->SMPR1 |= (7<<18);              //通道16   480个周期的采样时间
   //SQRx
   ADC1->SQR1 &= ~(0xf<<20);
   ADC1->SQR1 |= (2<<20);               //3个转换通道

   ADC1->SQR3 &= ~(0x1f<<0);
   ADC1->SQR3 |= (12<<0);               //第一个转换   通道12

   ADC1->SQR3 &= ~(0x1f<<5);
   ADC1->SQR3 |= (10<<5);               //第二个转换   通道10

   ADC1->SQR3 &= ~(0x1f<<10);
   ADC1->SQR3 |= (16<<10);               //第三个转换   通道16

   //CCR
   ADC->CCR &= ~(3<<16);                  //2分频ADC 42MHz
   ADC->CCR |= (1<<23); //使能温度传感器
   //使能ADC1
   ADC1->CR2 |= (1<<0);