《嵌入式技术应用》课件-第17-18周-数模转换

项目七模数转换设计与实现STM32的A/D模数转换外界物理量通常都是模拟信号，如温度、湿度、压力、速度、液位、流量等都是模拟信号，需要模数转换。STM32的模数转换STM32拥有1~3个ADC，这些ADC可以独立使用，也可以使用双重模式（提高采样率）。STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。ADC有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。STM32的A/D模数转换STM32的ADC主要特征12位分辨率，自校准，带内嵌数据一致的数据对齐；转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断；单次和连续转换模式，从通道0到通道n的自动扫描模式；采样间隔可以按通道分别编程；规则转换和注入转换均有外部触发选项；间断模式，双重模式（带2个或以上ADC的器件）；ADC最大的转换速率为1MHz，既最快的转换时间为1us；ADC供电要求：2.4V到3.6V，ADC输入范围：VREF-

VIN

VREF+；规则通道转换期间有DMA请求产生。STM32的A/D模数转换STM32的ADC结构STM32把ADC的转换分为规则通道组和注入通道组2个通道组，规则通道组最多包含16个通道，注入通道组最多包含4个通道。规则通道组和注入通道组之间有什么关系呢？规则通道相当于我们正常运行的程序，注入通道相当于中断。在正常执行程序（规则通道）的时候，中断（注入通道）是可以打断正常执行的程序。既注入通道的转换可以打断规则通道的转换，在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换。在程序初始化中要设置好规则通道组和注入通道组。STM32模数转换结构框图ADC相关的寄存器ADC控制寄存器ADC_CR1位8（SCAN）用于设置扫描模式，由软件设置和清除。1：使用扫描模式，0：关闭扫描模式。在扫描模式下，由ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换。位19:16（DUALMOD）用于设置ADC的操作模式，在这里使用的是独立模式，所以设置这几位为0就可以了。ADC相关的寄存器ADC控制寄存器ADC_CR2位0（ADON）。用于开/关AD转换器，由软件设置和清除，1：开启ADC并启动转换，0：关闭ADC转换/校准，并进入断电模式。位1（CONT）。用于设置是否进行连续转换，由软件设置和清除，1：连续转换模式，0：单次转换模式。本项目使用单次转换，CONT位必须为0。位11（ALIGN）。用于设置数据对齐，由软件设置和清除，1：左对齐，0：右对齐。本项目使用右对齐，ALIGN位必须为0。位19:17（EXTSEL）。用于选择启动规则转换组转换的外部事件，若使用的是软件触发（SWSTART），这3位要设置为111。位22（SWSTART）。用于开始转换规则通道，由软件设置该位以启动转换，转换开始后硬件马上清除此位。ADC相关的寄存器ADC采样事件寄存器ADC_SMPR1~2对于每个要转换的通道，采样时间要尽量长一点，以获得较高的准确度，这样做也会降低ADC的转换速率。ADC的转换时间可由下面公式获得：

Tcovn=采样时间+12.5个周期其中，Tcovn为总转换时间，采样时间是根据每个通道的SMP位的设置来决定的。比如，当ADCCLK=14MHz时，并设置1.5个周期的采样时间，根据公式计算，可以得到总转换时间：Tcovn=1.5+12.5=14个周期=1us。ADC相关的寄存器ADC规则序列寄存器ADC_SQR1~3位23:20（L[3:0]）。用于设置规则通道序列长度，这4位由软件定义在规则通道转换序列中的通道数目。本项目只用了1个，设置这4位为0。SQ13~16[4:0]。用于设置规则通道序列中的第13~16个转换通道，这些位由软件定义转换序列中的第13~16个转换通道的编号（0~17）。

单次转换，只有一个通道在规则通道序列里面，是在ADC_SQR3的最低5位（既SQ1）来设置的。ADC相关的寄存器ADC规则数据寄存器ADC_DR和ADC注入数据寄存器ADC_JDRx规则通道的AD转换结果，都保存在ADC规则数据寄存器ADC_DR的DATA[15:0]中；注入通道的AD转换结果，保存在ADC注入数据寄存器ADC_JDRx的JDATA[15:0]中。ADC状态寄存器ADC_SRADC_SR保存ADC转换时的各种状态。如：可以通过EOC位来判断本次规则通道的AD转换是否完成，若完成就从ADC_DR中读取转换结果，否则等待转换完成。

任务15基于寄存器的STM32模数转换设计目标使用STM32的ADC寄存器，通过程序控制STM3F103VCT6的A/D转换，实现模拟电压的采集、LCD12864显示采样值和电压值的设计、运行与调试。任务要求利用STM32的ADC相关寄存器，设计一个STM32模数转换，完成模拟电压的采集，并在LCD12864上显示采样值和电压值。要求：在STM32的单次转换模式下，使用ADC1的通道1，来进行AD转换。任务15基于寄存器的STM32模数转换设计STM32的ADC设置（单次转换模式）开启PA口时钟，设置PA1为模拟输入；使能ADC1时钟，并设置分频因子；设置ADC1的工作模式；设置ADC1规则序列的相关信息；开启AD转换器和校准设置；读取ADC值。通过以上设置（

STM32的ADC设置代码见源程序），就可以正常的使用STM32的ADC1，来完成A/D转换的操作了。任务15基于寄存器的STM32模数转换设计STM32模数转换电路设计模拟电压采集电路设计ADC1的通道1是在PA1上，通道1（PA1）采集的模拟电压，可以通过电位器来获得，如右下图所示。LCD12864液晶显示电路设计LCD12864控制引脚RS、RW、E、PSB和RST分别接PD0、PD1、PD2、PD3和PD4；LCD12864数据引脚DB0~DB7分别接PD8~PD15。任务15基于寄存器的STM32模数转换设计STM32模数转换程序设计编写adc.h头文件和adc.c文件初始化ADC：采用规则通道，开启通道1；获得规则序列1的通道ch的ADC值；获取通道ch的times次转换结果平均值。编写12864.h头文件和12864.c文件编写主文件使用STM32的ADC1的通道1（PA1）采集模拟电压，通过模数转换，在LCD12864上显示采样值及电压值。STM32模数转换代码，见源程序。任务16基于库函数的STM32模数转换设计目标使用STM32的ADC库函数，通过程序控制STM3F103VCT6的A/D转换，实现模拟电压的采集、LCD12864显示采样值和电压值的设计、运行与调试。任务要求利用STM32的ADC相关库函数，设计一个STM32模数转换，完成模拟电压的采集，并在LCD12864上显示采样值和电压值。要求：在STM32的单次转换模式下，使用ADC1的通道1，来进行AD转换。ADC相关的函数开启PA口时钟和ADC1时钟，设置PA1为模拟输入。前面已经介绍，见源程序复位ADC1，并设置分频因子。ADC1复位函数ADC_DeInit()，复位ADC1代码如下：

ADC_DeInit(ADC1);设置ADC分频因子函数RCC_ADCCLKConfig()，设置ADC分频因子为6，可获得72MHz/6=12MHz，代码如下： RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);ADC相关的函数初始化ADC1参数，设置ADC1的工作模式以及规则序列的相关信息。初始化ADC1函数ADC_Init()，可以根据指定的参数，初始化外设ADCx的寄存器。初始化ADC1的代码如下： ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);本任务需要初始化ADC1参数：ADC的模式:独立工作模式；单次转换模式、软件控制转换、ADC数据右对齐；转换规则序列1的ADC通道的数目为1等。ADC相关的函数使能AD转换器和校准设置使能ADC1代码如下：

ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);使能复位校准ADC1代码如下：

ADC_ResetCalibration(ADC1);等待复位校准结束代码如下： while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));开启AD校准代码如下：

ADC_StartCalibration(ADC1);等待校准结束代码如下： while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));ADC相关的函数读取ADC值ADC1的通道1采样时间是239.5周期，代码如下：ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ch,1, ADC_SampleTime_239Cycles5);使能指定的ADC1的软件转换启动功能，代码如下：ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);等待转换结束，代码如下：while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));读取ADC1规则组的转换结果，代码如下：temp=ADC_GetConversionVa