[问答]

STM32_ADC框图由哪几部分组成？

747

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 STM32_ADC框图由哪几部分组成？ 0
2021-12-15 07:57:16　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答河南顺之航该类别下有 32 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李春梅相关推荐 • 动力主电路是由哪几部分组成的？ 3890 • arduino开源硬件由哪几部分组成？ 1413 • MCU的整体架构由哪几部分组成？ 1588 • XR806-OpenHarmony系统框图由哪几部分组成？ 888 • 伺服电机由哪几部分组成？工作原理是什么？ 5402 • 智能血氧仪由哪几部分组成？ 1292 • 直流电机是由哪几部分组成的？ 1366 • 什么是FIFO？FIFO由哪几部分组成？ 1809 • 因特网使用的安全协议由哪几部分组成？ 1306 • STM32的总线结构主要是由哪几部分组成的？ 4627 1个回答

ADC

Stm32内置12位ADC，具体数目请查阅芯片选型手册。以stm32F103xx的内置ADC为例：
框图解析

1、ADC引脚

ADC供电要求：2.4V到3.6V
ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+

名称	信号类型	注解
VREF+	输入，模拟参考正极	ADC正极参考电压。2.4V≤VREF+≤VDDA
VREF-	输入，模拟参考负极	ADC负极参考电压。VREF-= VSSA
VDDA	输入，模拟电源	ADC的电源，2.4V≤VDDA +≤VDD
VSSA	输入，模拟电源地	ADC的电源地
ADCX_INX	输入，模拟输入信号源	模拟输入通道

设计原理图时，将VSSA和VREF-接地，VDDA和VREF+接3.3V，即可得到ADCX_INX的输入范围为：0~3.3V，使用现成的板子就不用在意这些引脚。
2、ADC输入通道

ADC有多达18个通道，其中，有16个作为外部信号源转换通道ADCX_INX，2个作为内部信号源转换通道：温度传感器、VREFINT。具体数目请查阅芯片选型手册，例如stm32c8t6只有12个通道，10个外部ADCX_IN0~9以及2个内部。每个外部通道ADCX_INX，对应着各自的IO口，具体查阅芯片手册。因此使用外部通道时，需要配置对应的IO口为模拟输入。
3、规则通道组和注入通道组

规则通道组（排队转换）：

图 1

规则通道组有16个通道（1~16），每个通道按顺序（由通道1至通道16的顺序）转换ADC的外部信号源（ADC通道），例如图1，有四路需要转换的ADC1信号源，将ADC1的外部信号源IN1装入通道2、IN2装入通道3、IN5装入通道1、IN9装入通道4，则ADC1的转换顺序为IN5->IN1->IN2->IN9。
需要注意的是，规则通道组需要提前说明转换所需的通道个数，你转换几个外部信号源，就要先声明几个通道：转换1个信号，声明1个通道；转换4个信号，声明4个通道，等等。
具体操作：
首先，声明你所需要的通道数：配置ADC规则序列寄存器 1(ADC_SQR1) 的“L[3:0]：规则通道序列长度”位，配置你需要转换的通道数。然后，将外部信号源装入通道中：配置
ADC1->SQR1 &= ~(0XF<<20); //清零
ADC1->SQR1 &= ~(0X03<<20); //设置规则通道的数目

ADC1->SQR3 &= 0XFFF00000; //复位规则通道1、2、3、4
ADC1->SQR3 |= 0x05<<0;       //将ADC1_IN5装入规则通道1
ADC1->SQR3 |= 0x01<<5;       //将ADC1_IN1装入规则通道2
ADC1->SQR3 |= 0x02<<10;       //将ADC1_IN2装入规则通道3
ADC1->SQR3 |= 0x09<<15;       //将ADC1_IN9装入规则通道4
ADC1->CR2 |= 1<<22;       //开始转换规则通道
while(!(ADC1->SR & 1<<1)); //判断SR的第一位，如果为0则继续等待，如果为1则跳出
return ADC1->DR;       //返回AD转换结果
注入通道组（插队转换）：

图 2
注入通道组有4个通道（1~4），因此它只有一个“ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)”，进行通道数的选择，以及装入外部信号源。注入通道组强行插入规则通道组进行转换，例如图2，有3个规则通道和2个注入通道，当转换完成规则通道1时，若发生了事件（中断等），于是插入了注入通道组，转换完注入通道组后，才回到规则通道组进行转换。

图 3
注入通道组的转换顺序有些特殊，我们来看看图3，注入通道组的4个通道以次放入了外部信号源IN5、IN1、IN9、IN3，若是使用4个注入通道，则他们的转换顺序即：IN5->IN1->IN9->IN3。若使用4个以下的通道，ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)中详细讲了：“不同于规则转换序列，如果JL[1:0]的长度小于4，则转换的序列顺序是从(4-JL)开始。”那么“从(4-JL)开始”是什么意思呢？例如：
我只要注入通道组转换3个外部信号源，因此声明了3个通道，那么它的转换顺序就是“从(4-3)开始”那就从编号1的通道开始，也就是通道2开始（通道1的编号是0，通道2是1以此类推），顺序就为IN1->IN9->IN3。
如果只需要2个通道，即(4-2)，那就从编号2的通道开始，也就是通道3开始，顺序就为IN9->IN3。
如果只需要1个通道，即(4-1)，那就从编号3的通道开始，也就是通道4开始，顺序就为IN3。
因此，外部信号源应根据通道数，放入对应的通道。操作方法同规则通道组，不同的只是转换顺序。
4、触发源

ADC设置好通道后，可以进行ADC转换了，ADC转换由“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)
”的“ADON”位控制。也可以由ADC_CR2寄存器的“EXTSEL” 位和“JEXTSEL” 位，来设置外部触发源触发ADC转换。触发源包括定时器触发和外部IO触发，设置好触发源后由该寄存器的“EXTTRIG”位和“JEXTTRIG”位，来启用外部触发源转换模式
5、转换时间

ADC时钟：

打开时钟树，我们可以看到，ADC的时钟ADCCLK由PCLK2经过分频产生，其能承受的最大时钟为14MHz，超过后精度就有所下降，因此我们需要找到“时钟配置寄存器(RCC_CFGR)”的ADC预分频器(ADCPRE)，来配置ADCCLK的时钟，APB2预分频器若不分频，则PCLK2的时钟为最大时钟72MHz，若要ADCCLK≤14MHz，则72MHz/6 =12MHz。注：由于ADC时钟是根据PCLK2的时钟来计算的，PCLK2又由APB2预分频决定，再往前SYSCLK又由外部时钟、内部时钟决定，因此若改变系统时间的话，就需从系统时钟一路下来计算ADCCLK的时钟。
采样时间：

完成一个通道的读取叫做采样周期。公式为：采样周期＝采样时间＋12.5个时钟周期。采样时间就是采样一个通道所花费的时钟周期，通过“ADC采样时间寄存器 (ADC_SMPRx)”来设置各个通道的采样时间（每个通道均可以使用不同的采样时间），设置采样时间越长ADC转换越精确，反过来说，采样时间越短，转换的速度就越快。转换时间计算方法：1/ADCCLK*采样周期，例：ADCCLK为12MHz，采样时间设置为1.5周期，则转换时间为：1/12000000*(1.5+12.5)≈1.17us。注：ADC_SMPRx设置的是采样时间的时种周期，不是采样周期，它还要加上12.5个时钟周期才是采样周期，不要搞混了！
6、数据寄存器

ADC转换后，数据根据转换组，存放在“ADC规则数据寄存器(ADC_DR)”或“ADC 注入数据寄存器x (ADC_JDRx) (x= 1..4)”中。
规则数据寄存器：

规则数据寄存器是一个32位的寄存器，若仅使用单个ADC，则ADC1/ADC2/ADC3使用寄存器的低16位，若是同时使用两个ADC则ADC1使用低16位，ADC2使用高16位。由于ADC是12位的，因此数据还分左对齐模式和右对齐模式，由“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)”的“ALIGN数据对齐”位设置DR和JDR寄存器的数据对齐模式
规则数据寄存器仅有一个，为应付多个转换通道， DR寄存器采用覆盖数据的方法，将新的转换数据替换掉旧的转换数据，因此，单个通道转换完成后，必须先读取它的数据（读取DR寄存器），才可以继续下个转换，否则数据会被覆盖。最好的方法是使用DMA，将数据传输到内存里（sram等）。
注入数据寄存器：

与规则数据寄存器不同的是，注入数据寄存器有4个，对应着4个ADC注入通道，因此不存在数据覆盖的问题。
DMA请求：

除了数据寄存器，ADC转换完成后，还可以发送DMA请求，直接将数据经由DMA通道存入SRAM里，而不用存在数据寄存器中，只有ADC1、ADC3可以发送DMA请求。
7、中断

ADC转换完成后，可以产生中断，中断分为三种：规则通道转换结束中断，注入转换
通道转换结束中断，模拟看门狗中断。
转换结束中断：

转换结束中断就和普通的中断一样，中断后拉标志位，写中断服务函数等。通过ADC_CR1的“EOCIE规则通道转换结束中断”位和“JEOCIE注入通道转换结束中断”位，来允许中断。标志位在“ADC状态寄存器(ADC_SR)”中有说明。
模拟看门狗中断：

图 4
      模拟看门狗，例如图4，我使用ADC转换模拟量，得到一个电压值为1.5V，而我的模拟看门狗设置的低阈值（LTR）为0.5V，高阈值（HTR）为2V，则不触发模拟看门狗中断。

图 5
例如图5，转换模拟量，得到的电压值为3V，超过了我设置的高阈值2V，结果触发模拟看门狗中断。同理，若得到的电压值低于低阈值，也触发模拟看门狗中断。高阈值由“ADC看门狗高阀值寄存器(ADC_HTR)”设置，低阈值由“ADC看门狗低阀值寄存器(ADC_LRT)”设置，因为ADC数据是12位的，因此这两个寄存器也使用12个位来设置其阈值，即最大值为4095（0xFFF），ADC->HTR=阈值/3.3*4095。注：阈值简单来说就是“限”，上限或者下限，超过上限或超过下限就产生中断。
8、电压转换

ADC有一个电压转换公式为：Y = (3.3 * X ) / 4096。Y为模拟电压值，X为转换后的数值，3.3是电压测量量程的最大值3.3V，4095是12位ADC的最大数值212，就有：
①：3.3V为模拟量，得3.3=Y；4095为ADC的数值，得4095=X。
②：因为最大测量电压为3.3V，而12位ADC的最大量程为4095，所以3.3V就对应4095。因此3.3*X=3.3*4095，同理3.3/X=3.3/4095。
最后，计算时应取最大量程为4096。公式Y = (3.3 * X ) / 4096就是这么来的
参考资料：野火秉火STM32