前言

本文介绍ADC（模拟/数字转换器）相关内容，它是一种12位逐次逼近型模拟数字转换器，建立模拟电路到数字电路的桥梁。

1. ADC介绍

1.1 什么是ADC?

全称：Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器。

ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁。

12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器（0~4095）。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。
ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。

模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超过用户定义的高/低阈值。

ADC的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。

STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

1.2 ADC工作原理（逐次逼近型）

1.3 ADC特性参数

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、10、12、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
• 转换时间（采样时间）：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。转换时间越长，转换结果相对越准确，但是转换速度就越慢。

ADC特性

• 12位精度下转换速度可高达1MHz
• 供电电压：VSSA：0V，VDDA：2.4V~3.6V
• ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+，0~3.3V
• ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中

2.ADC框图

参考手册156页，原图可能有点难理解，看简图

3. ADC的一些细节

3.1 输入通道

ADC说白了就是一个电压表

总共2个ADC（ADC1，ADC2），每个ADC有18个转换通道：16个外部通道、2个内部通道（温度传感器、内部参考电压）。

两个通道同时用，分时复用

3.2 规则组/注入组

规则组【16个转换】：流水线
注入组【最多4个转换】：测量过程中，有紧急的，优先处理紧急的转换。【与中断很像】

3.3 转换顺序

每个ADC规则通道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。

规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器。SQR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。

和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个JSQR寄存器来控制，控制关系如下：

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JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的顺序执行。

3.4 触发转换方法

1. 通过向控制寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开启ADC,再将SWSTART位置1，启动规则通道转换【软件方式】
2. 通过外部事件（如定时器）进行转换。【硬件方式】
   

3.5 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。

72÷6 = 12
最短转换时间是14÷12 = 1.1666≈1.17us(微秒)
1us = 1M频率

3.6 中断及事件

DMA请求（只适用于规则组）
规则组每个通道转换结束后，除了可以产生中断外，还可以产生DMA请求，我们利用DMA及时把转换好的数据传输到指定的内存里，防止数据被覆盖。

3.7 校准

ADC有一个内置自校准模式。
校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。
在校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码（数字值），这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差。

通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。建议在上电时执行一次ADC校准。
校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR中。
建议在每次上电后执行一次校准。

3.8 单次转换和连续转换

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

3.9 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：扫描所有被ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的所有通道

4.ADC寄存器

4.1 ADC状态寄存器(ADC_SR)

关注：

1. EOC位：转换结束位 (End of conversion)
   流水线上所有通道转换完成后，EOC位置1

4.2 ADC控制寄存器1(ADC_CR1)

关注：

1. 位8：SCAN位——扫描模式（Scan mode）

4.3 ADC控制寄存器2(ADC_CR2)

所有位都需要关注

1. TSVREFE：温度传感器和VREFINT使能
2. SWSTART：开始转换规则通道【常用规则组】
3. JSWSTART：开始转换注入通道
4. EXTTRIG：规则通道的外部触发转换模式
5. EXTSEL[2:0]：选择启动规则通道组转换的外部事件——常用SWSTART，软件触发模式
6. JEXTTRIG：注入通道的外部触发转换模式
7. JEXTSEL[2:0]：选择启动注入通道组转换的外部事件
8. ALIGN：数据对齐
9. DMA：直接存储器访问模式
10. RSTCAL：复位校准
11. CAL：A/D校准
12. CONT：连续转换
13. ADON：开/关A/D转换器

4.4 ADC采样时间寄存器1(ADC_SMPR1)

每个通道进行配置
通道10~17

4.5 ADC采样时间寄存器2(ADC_SMPR2)

对通道0~9进行配置

后面几个寄存器：【见参考手册】

1. ADC注入通道数据偏移寄存器x (ADC_JOFRx)(x=1…4)
   4个通道

2. ADC看门狗高阀值寄存器(ADC_HTR)
   【做了解】

3. ADC看门狗低阀值寄存器(ADC_LRT)

4. ADC规则序列寄存器1(ADC_SQR1)

5. ADC规则序列寄存器2(ADC_SQR2)

6. ADC规则序列寄存器3(ADC_SQR3)

7. ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)

8. ADC 注入数据寄存器x (ADC_JDRx) (x= 1…4)

9. ADC规则数据寄存器(ADC_DR)
   最后顺序不一样

5. ADC库函数

// ADC工作参数配置

HAL_ADC_Init()

// 校准

HAL_ADCEx_Calibration_Start()

// Msp初始化

HAL_ADC_MspInit()

// 通道配置

HAL_ADC_ConfigChannel()

// 开始干活

HAL_ADC_Start()

// 通过DMA搬运出来

HAL_ADC_Start_DMA()

// 阻塞方式

HAL_ADC_PollForConversion()HAL_ADC_GetValue()

总结

ADC是12位模拟数字转换器，重点了解其工作原理和框图，了解寄存器和一些库函数，为后续三个ADC通道采集实验做准备。