智能小车系统设计-基于STM32 课件 【ch10】实验8-电池电压检测实验

实验8电池电压检测实验智能小车系统设计——基于STM3201实验内容通过学习智能小车核心板上的电池电压测量电路原理图、STM32微控制器的ADC相功能和寄存器、DMA相关功能和寄存器及STM32的固件库函数，编写智能小车电池电压测驱动程序，将测量结果保存到Common模块中，并在OLED显示屏上显示出来。ADC（AnalogtoDigitalConverter）即模-数转换器。STM32F103RCT6芯片内嵌3个12位逐次逼近型ADC，每个ADC公用多达18个外部通道，可以实现单次或多次扫描转换。实验内容02实验原理电池电压测量电路原理图

电池电压测量电路原理图如图10-1所示，从图中可以看出，电池电压测量连接的STM32F103RCT6芯片引脚为PA1,对应STM32的ADC123通道1。与之对应的DMA通道为DMA1_Channel_1。实验原理电池电压测量电路原理图

电池电压测量电路原理图如图10-1所示，从图中可以看出，电池电压测量连接的STM32F103RCT6芯片引脚为PA1,对应STM32的ADC123通道1。与之对应的DMA通道为DMA1_Channel_1。实验原理电池电压测量电路原理图

在STM32系列微控制器中，对于引脚数量小于或等于64个的芯片，其VREF+(ADC参考电压)直接连接到VDDA(Pin13)上，引脚数量大于64个的芯片有专门的引脚用于输入ADC参考电压VREF+。智能小车采用的STM32F103RCT6微控制器有64个引脚，所以智能小车核心板上的ADC参考电压就是VDDA(基本等于3.3V电源)。实验原理电池电压测量电路原理图

STM32微控制器提供了一个芯片内部基准电压(该基准电压并非ADC参考电压),该基准电压位于ADC1的通道17,电压值的典型值是1.20V,最小值是1.16V,最大值是1.24V,该电压值不随外部供电电压的改变而改变。该电压计算公式为：VDDA×ADC值/4096=1.20,其中ADC值可以通过ADC采样获取，这样就可以大概推算出VDDA的实际值，然后用实际电压值代替VREF+,便可以在供电不足时准确测量电压。实验原理ADC功能框图图10-2是ADC的功能框图，该框图涵盖的内容非常全面，但绝大多数应用只涉及其中一部分，本实验也不例外。下面依次介绍ADC的电源与参考电压、ADC时钟及其转换时间、ADC输入通道、ADC触发源、模拟至数字转换器、数据寄存器。实验原理实验原理ADC功能框图1.ADC的电源与参考电压ADC的输入范围在VREp-和VREF+之间，VoDA和VssA分别是ADC的电源和地。ADC的参考电压也称为基准电压，如果没有基准电压，就无法确定被测信号的准确幅值。实验原理实验原理ADC功能框图2.ADC时钟及其转换时间（1）ADC时钟STM32的ADC输入时钟ADC_CLK由PCLK2经过分频产生，最大为14MHz。本实验中，PCLK2为72MHz,ADC_CLK为PCLK2的6分频，因此，ADC输入时钟为12MHz。实验原理ADC功能框图2.ADC时钟及其转换时间（2）ADC转换时间ADC使用若干ADC_CLK周期对输入电压采样，采样周期数目可以通过ADC_SMPR₁和ADC_SMPR2中的SMPx[2:0]位进行配置，当然，也可以通过ADC_RegularChannelConfig函数进行更改。实验原理ADC功能框图3.ADC输入通道STM32的ADC有多达18个通道，可以测量16个外部通道(ADCx_IN0～ADCx_IN15)和2个内部通道(温度传感器和VREFNr)。本实验用到的ADC通道是ADC1_IN1,该通道与PA1引脚相连接。实验原理实验原理ADC功能框图4.ADC触发源STM32的ADC支持外部事件触发转换，包括内部定时器触发和外部I/O触发。本实验使用TIM3进行触发，该触发源通过ADC控制寄存器2,即ADC_CR2的EXTSEL[2:0]进行选择，选择好该触发源后，还需要通过ADC_CR2的EXTTRIG对触发源进行使能。实验原理ADC功能框图5.模拟至数字转换器模拟至数字转换器是ADC的核心单元，模拟量在该单元中被转换为数字量。模拟至数字转换器有2个通道组，分别是规则通道组和注入通道组。规则通道组相当于正常运行的程序，而注入通道组相当于中断。本实验仅用到了规则通道组。实验原理ADC功能框图6.数据寄存器模拟量在模拟至数字转换器中被转换成数字量之后，规则通道组的数据存放在ADC_DR中，注入通道组的数据存放在ADC_JDRx中。由于本实验仅用到了规则通道组，因此，数字量存放在ADC_DR中，该寄存器是一个32位寄存器，仅低16位有效。然而，ADC的分辨DMA功能框图

1.DMA外设和存储器DMA数据传输支持从外设到存储器、从存储器到外设、从存储器到存储器。对于大容量TM32产品，DMA支持的外设包括APB1和APB2总线上的部分外设及SDIO,DMA支持的存储器包括片上SRAM和内部Flash。实验原理DMA功能框图

1.DMA外设和存储器DMA数据传输支持从外设到存储器、从存储器到外设、从存储器到存储器。对于大容量TM32产品，DMA支持的外设包括APB1和APB2总线上的部分外设及SDIO,DMA支持的存储器包括片上SRAM和内部Flash。实验原理DMA功能框图

2.DMA请求DMA数据传输需要通过DMA请求触发，其中，外设TIM1、TIM2、TIM3、TIM4、ADC1、SPI1、SPI/I²S2、I²C1、I²C2、USART1、USART2、USART3产生的7个请求通过逻辑或输入DMA1控制器，如图10-4所示，这意味着同时只能有一个DMA1请求有效。实验原理DMA功能框图

DMA1各通道的请求如表10-2所示。

外设TIM5、TIM6、TIM7、TIM8、ADC3、SPII²S3、UART4、DAC1、DAC2和SDIO产生的5个请求通过逻辑或输入DMA2控制器，如图10-5所示，同样意味着同时只能有一个DMA2请求有效。实验原理DMA功能框图

DMA1各通道的请求如表10-2所示。

外设TIM5、TIM6、TIM7、TIM8、ADC3、SPII²S3、UART4、DAC1、DAC2和SDIO产生的5个请求通过逻辑或输入DMA2控制器，如图10-5所示，同样意味着同时只能有一个DMA2请求有效。实验原理实验原理实验原理DMA功能框图

3.DMA控制器DMA控制器包含了DMA1控制器和DMA2控制器，其中，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，每个通道专门用来管理来自一个或多个外设的请求。如果同时有多个DMA请求，则最终的请求响应顺序由仲裁器决定。实验原理ADC部分寄存器本实验涉及的ADC寄存器包括控制寄存器1(ADC_CR1)、控制寄存器2(ADC_CR2)、采样时间寄存器1(ADC_SMPR1)、采样时间寄存器2(ADC_SMPR2)、规则序列寄存器1(ADC_SQR1)、规则序列寄存器2(ADC_SQR2)和规则序列寄存器3(ADC_SQR3)。实验原理ADC部分寄存器1.控制寄存器1(ADC_CR1)ADC_CR1的结构、偏移地址和复位值如图10-6所示，对部分位的解释说明如表10-4所示。实验原理实验原理实验原理ADC部分寄存器2.控制寄存器2(ADC_CR2)ADC_CR2的结构、偏移地址和复位值如图10-7所示，对部分位的解释说明如表10-5所示。实验原理ADC部分寄存器实验原理ADC部分寄存器3.采样时间寄存器1(ADC_SMPR1)ADC_SMPR1的结构、偏移地址和复位值如图10-8所示，对部分位的解释说明如表10-6所示。实验原理ADC部分寄存器实验原理ADC部分寄存器4.采样时间寄存器2(ADC_SMPR2)ADC_SMPR2的结构、偏移地址和复位值如图10-9所示，对部分位的解释说明如表10-7所示。实验原理ADC部分寄存器实验原理ADC部分寄存器5.规则序列寄存器1(ADC_SQR1)ADC_SQR1的结构、偏移地址和复位值如图10-10所示，对部分位的解释说明如表10-8所示。实验原理ADC部分寄存器ADC部分寄存器

6.规则序列寄存器2(ADC_SQR2)

ADC_SQR2的结构、偏移地址和复位值如图10-11所示，对部分位的解释说明如表10-9所示。7.规则序列寄存器3(ADC_SQR3)

ADC_SQR3的结构、偏移地址和复位值如图10-12所示，对部分位的解释说明如表10-10所示。实验原理ADC部分固件库函数1.ADC_Init2.ADC_RegularChannelConfig3.ADC_DMACmd4.ADC_ExternalTrig5.ADC_CmdConvCmd6.ADC_ResetCalibration7.ADC_GetResetCalibrationStatus9.ADC_GetCalibrationStatus实验原理DMA部分寄存器1.DMA中断状态寄存器(DMA_ISR)2.DMA中断标志清除寄存器(DMA_IFCR)3.DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)(x=1,…,7)4.DMA通道x传输数量寄存器(DMA_CNDTRx)(x=1,…,7)5.DMA通道x外设地址寄存器(DMA_CPARx)(x=1,…,7)6.DMA通道x存储器地址寄存器(DMA_CMARx)(x=1,…,7)实验原理DMA部分固件库函数1.DMA_Init2.DMA_ITConfig3.DMA_Cmd4.DMA_ClearlTPendingBit实验原理多通道ADC采样原理STM32微控制器共有3组ADC,分别是ADC1、ADC2和ADC3,每组至多有18个通道，但是每组只有一个ADCx_DR寄存器(存放A/D转换结果)。这就带来一个问题，当多通道采样时，不同通道的A/D转换结果会相互覆盖。程序随机读ADCx_D