Converter模数转换器

Converter模拟数字转换器是STM32微控制器系列中集成的一种功能强大的模块用于将模拟信号转换为数字信号。

STM32微控制器广泛应用于嵌入式系统ADC模块在许多应用场景中都至关重要例如传感器读取、信号处理和控制系统。

模拟量Analog

Quantity是指在一个连续范围内可以取任意值的物理量。

这种物理量的值可以是任意的实数通常用来表示那些变化是渐进的、连续的特征而不是离散的。

模拟量可以在一个连续的范围内变化例如温度可以是25.1°C、25.2°C等具有无限个可能值。

数字量只能取有限的离散值例如开关的开1和关0状态或者数字传感器读取的值。

在许多应用中模拟量需要转换为数字量以便进行处理这通常通过模数转换器ADC实现。

转换后计算机或微控制器能够以数字形式读取和处理这些信号。

ADC转换模式

ModeADC在每次触发时只进行一次转换。

适用于低速、低功耗的应用。

连续转换模式Continuous

ModeADC持续进行转换适用于需要实时监测的应用如信号处理和实时数据采集。

扫描模式Scan

ModeADC可以在多个通道间进行扫描每个通道依次进行转换适合多通道数据采集。

触发模式Triggered

Mode转换过程由外部信号触发可以是定时器、GPIO引脚等适合需要同步数据采集的场景。

差分模式Differential

ModeADC测量两个输入信号的差值提供更高的噪声抗性适用于高精度测量。

Mode其中一个输入端连接到地另一端测量信号适合简单的差分测量。

在ADC模数转换器的应用中通道组可以分为规则通道组Regular

Channel

Group。

这两种通道组的主要区别在于它们的工作方式、优先级以及使用场景。

Channel

定义规则通道组是ADC的主要通道组用于常规的信号采集。

它通常用于周期性采集的传感器信号。

持续转换在连续转换模式下规则通道组可以在多个通道间进行循环采样。

优先级低相较于注入通道组规则通道组的优先级较低通常用于常规数据的采集。

数据存储转换结果通常存储在一个数据寄存器中等待主程序读取。

触发方式可以通过定时器、外部事件等方式触发采样。

适用场景适用于需要实时采集且对响应时间要求不高的应用如环境监测、温度传感器等。

Channel

定义注入通道组用于优先级更高的信号采集通常用于突发事件或特定条件下的快速采样。

高优先级注入通道组具有较高的优先级能够在任何时候中断规则通道组的采样进行数据采集。

快速响应适合快速响应的应用如检测瞬时信号变化、故障检测等。

独立触发可以独立于规则通道组进行触发支持多种触发源如外部引脚、内部事件等。

多个通道通常可以配置多个注入通道进行快速的信号采样。

适用场景适用于需要在特定条件下迅速采集信号的应用如运动控制、脉冲信号采集等。

2、STM32工作原理

STM32包含1~3个12位逐次逼近型的模拟数字转换器。

每个ADC最多有18个通道可测量16个外部信号源和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有规则通道组和注入通道组每次转换结束可产生中断。

转换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。

1STM32F103C8T6有2个ADCADC1和ADC2。

记为ADCx。

2每个ADC有18个通道。

16个外部信号源测量通道ADCx_IN0~ADCx_IN152个内部信号源测量通道。

信号源引脚对应如下

采样在某个时间点上对模拟信号进行测量获取其电压值。

量化将模拟信号的电压值与ADC的参考电压进行比较将其转换为相应的数字值。

编码将量化后的结果编码为二进制形式输出给后续的数字电路或处理器。

ADC工作原理思维导图概况如下

允许用户根据输入信号的特性选择不同的采样时间。

可选的采样时间设置包括

1.5

寄存器中的采样时间字段可以选择合适的采样时间。

例如对于快速变化的信号可能选择较短的采样时间而对于慢变化的信号较长的采样时间可以提高测量的准确性。

ADC

*ADC_InitStruct指向ADC初始化结构的指针包含ADC配置参数。

void

ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef

*ADCx,

ADC_StartConversion(ADC_TypeDef

*ADCx)

ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef

*ADCx)

ADC_GetConversionValue(ADC1);//

清除中断标志ADC_ClearITPendingBit(ADC1,

ADC_IT_EOC);}

*sConfig指向通道配置结构的指针包含通道选择、采样时间等。

启动和停止ADC转换

的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,

ENABLE);//

引脚RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,

ENABLE);//

1/6RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//

定义一个

设置引脚模式为模拟输入GPIO_InitStructure.GPIO_Mode

GPIO_Mode_AIN;//

50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_Speed

GPIO_Speed_50MHz;//

个周期ADC_RegularChannelConfig(ADC1,

ADC_Channel_0,

工作模式为独立模式ADC_InitStructure.ADC_Mode

设置数据对齐方式为右对齐ADC_InitStructure.ADC_DataAlign

设置外部触发转换为无ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv

设置连续转换模式为禁用ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode

DISABLE;//

设置扫描模式为禁用ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode

DISABLE;//

1ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel

1;//

校准寄存器ADC_ResetCalibration(ADC1);//

等待复位完成while

(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)

SET);//

校准ADC_StartCalibration(ADC1);//

等待校准完成while

(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)

SET);

转换ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,

ENABLE);//

可以正常工作RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,

ENABLE);//

ADCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,

ENABLE);//

1/6RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//

定义一个

(AIN)GPIO_InitStructure.GPIO_Mode

GPIO_Mode_AIN;//

50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_Speed

GPIO_Speed_50MHz;//

工作模式为独立模式ADC_InitStructure.ADC_Mode

设置数据对齐方式为右对齐ADC_InitStructure.ADC_DataAlign

设置外部触发转换为无软件触发ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv

设置连续转换模式为禁用ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode

DISABLE;//

设置扫描模式为禁用ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode

DISABLE;//

1ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel

1;//

校准寄存器ADC_ResetCalibration(ADC1);//

等待复位完成while

(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)

SET);//

校准ADC_StartCalibration(ADC1);//

等待校准完成while

(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)

SET);

通道设置通道、序列和采样时间ADC_RegularChannelConfig(ADC1,

ADC_Channel,

转换ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,

ENABLE);//

关于STM32单片机的ADC原理及编程实现就分享到此了希望我的分享对你有所帮助

关于以上工程的源代码大家可以私信我收到后我会第一时间回复也可以回复“STM32ADC”