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STM32ADC模数转换器，让你的32可以测量电压！！！

backend 2025/6/23 6:36:11

一、ADC模数转换器简介

ADC（模数转换器）是STM32微控制器中用于将模拟信号转换为数字信号的重要功能模块。它广泛应用于各种需要对模拟信号进行测量和处理的场合，例如传感器数据采集、音频信号处理等。STM32的ADC模块具有多种工作模式和灵活的配置选项，能够满足不同的应用需求。

工作原理

ADC模块通过采样和量化过程将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。STM32的ADC采用逐次逼近（SAR）技术，通过多次比较输入信号与参考电压，最终得到一个数字值。ADC模块的分辨率通常为12位，这意味着它可以将输入信号的范围分为4096个离散的数字值。

转化模式：

1.扫描模式（Scan Mode）

定义：在扫描模式下，ADC会依次对多个配置的通道进行采样和转换。
工作原理：ADC按照预先配置的顺序，依次对每个通道进行采样和转换，直到所有通道都完成采样。
适用场景：适用于需要同时采集多个传感器数据的情况

2. 非扫描模式（Non-Scan Mode）

定义：在非扫描模式下，ADC只对一个通道进行采样和转换。
工作原理：每次启动ADC转换时，只对一个指定的通道进行采样和转换，转换完成后停止。
适用场景：适用于只需要采集一个传感器数据的情况。

3. 连续转换模式（Continuous Conversion Mode）

定义：在连续转换模式下，ADC会不断地对指定的通道进行采样和转换。
工作原理：一旦启动ADC转换，它会持续不断地对配置的通道进行采样，直到停止转换。
适用场景：适用于需要连续监测信号的应用场景。

4. 单次转换模式（Single Conversion Mode）

定义：在单次转换模式下，ADC只进行一次采样和转换。
工作原理：每次启动ADC转换时，只进行一次采样和转换，转换完成后停止。
适用场景：适用于需要在特定时刻进行一次采样的应用场景。

5. 外部触发转换模式（External Trigger Conversion Mode）

定义：ADC的转换可以由外部信号触发。
工作原理：外部信号（如定时器事件、外部中断等）可以触发ADC开始一次转换。
适用场景：适用于需要与外部事件同步采样的应用场景。

6. 自动转换模式（Automatic Conversion Mode）

定义：ADC可以在内部时钟或外部信号的触发下自动进行转换。
工作原理：ADC根据配置的触发源自动启动转换，无需软件干预。
适用场景：适用于需要自动化采样的应用场景。

7. DMA模式（DMA Mode）

定义：ADC可以与DMA（直接存储器访问）模块配合工作。
工作原理：ADC转换完成后，数据可以通过DMA自动传输到内存，无需CPU干预。
适用场景：适用于需要高效数据采集和处理的应用场景。

功能特点

高分辨率：STM32的ADC模块通常支持12位分辨率，能够提供较高的测量精度。
多种触发方式：ADC模块可以由外部信号触发，也可以由内部定时器触发，还可以通过软件启动转换。
数据对齐方式：支持右对齐和左对齐两种数据格式，方便不同应用场景下的数据处理。
独立工作模式：ADC模块可以独立工作，也可以与其他模块（如DMA）协同工作，提高系统的整体性能。
校准功能：ADC模块在使用前需要进行校准，以确保转换结果的准确性。

应用场景

传感器数据采集：用于采集温度、压力、光强等传感器的模拟信号，并将其转换为数字信号以便进一步处理。
音频信号处理：在音频设备中，ADC模块可以将模拟音频信号转换为数字信号，用于数字音频处理和传输。
电源电压监测：通过ADC模块可以实时监测电源电压，确保系统的稳定运行。

二、STM32 ADC模块的初始化与配置

初始化步骤

开启时钟：使能ADC模块和相关GPIO端口的时钟。
配置GPIO：将ADC的输入引脚配置为模拟输入模式。
配置ADC参数：设置ADC的分辨率、数据对齐方式、触发方式等参数。
校准ADC：在使用ADC模块之前，需要进行校准以确保转换结果的准确性。
启动ADC：配置完成后，启动ADC模块，使其进入工作状态。

示例代码解析

以下是STM32 ADC模块的初始化代码示例，代码中详细注释了每一步的配置过程。

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid AD_Init()
{// 1. 开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); // 使能ADC1时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOA时钟// 2. 配置GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; // 设置为模拟输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; // 配置PA0引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置速度为50MHzGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 3. 配置ADC参数ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换模式ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 数据右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 不使用外部触发ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 独立模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 禁用扫描模式ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; // 1个通道ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);// 4. 配置ADC通道ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);// 5. 校准ADCADC_Cmd(ADC1, ENABLE); // 启动ADCADC_ResetCalibration(ADC1); // 重置ADC校准while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); // 等待校准完成ADC_StartCalibration(ADC1); // 启动ADC校准while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); // 等待校准完成
}

三、ADC数据转换与读取

数据转换流程

启动转换：通过软件指令启动ADC转换。
等待转换完成：通过检查ADC的状态标志位，等待转换完成。
读取转换结果：从ADC的数据寄存器中读取转换结果。

示例代码解析

以下是ADC数据转换和读取的代码示例，代码中详细注释了每一步的操作过程。

uint16_t AD_GetValue(void)
{// 1. 启动ADC转换ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);// 2. 等待转换完成while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);// 3. 读取转换结果return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

四、ADC模块的应用实例

示例：电压测量

以下是一个完整的应用实例，通过ADC模块测量电压，并将测量结果显示在OLED屏幕上。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.H"
#include "AD.H"uint16_t ADValue; // ADC转换结果
float Voltage; // 电压值int main()
{OLED_Init(); // 初始化OLEDAD_Init(); // 初始化ADCOLED_ShowString(1, 1, "ADValue:"); // 显示标题OLED_ShowString(2, 1, "Voltage:0.00"); // 显示电压值while(1){ADValue = AD_GetValue(); // 获取ADC转换结果Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3; // 计算电压值// 显示ADC值OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4);// 显示电压值OLED_ShowNum(2, 9, (uint16_t) Voltage, 1);OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t) (Voltage * 100) % 100, 2);}
}

代码说明

OLED显示：使用OLED屏幕显示ADC转换结果和计算后的电压值。
电压计算：根据ADC转换结果计算电压值。假设参考电压为3.3V，ADC分辨率为12位（4095个数字值），则电压值可以通过以下公式计算：
Voltage=4095ADValue×3.3
实时更新：在主循环中不断获取ADC值并更新显示内容，实现电压的实时监测。