一、STM32F1 ADC介紹
TM32F103 系列一般都有 3 個 ADC，這些 ADC 可以獨立使用，也可 以使用雙重（提高采樣率）。STM32F1 的 ADC 是 12 位逐次 逼近型的模擬數字轉換器。它具有多達 18個復用通道，可測量來自16 個外部源、2 個內部源信號。 這些通道的 A/D 轉換可 以單次、連續、掃描或間斷模式執行。ADC 的結果可以左對齊或右對齊 方式存儲在 16 位數據寄存器中。ADC具有模擬看門狗特性，允許應用程 序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的閥值上限或者下限。
1.2 STM32F1 ADC結構框圖
STM32F1 ADC擁有這么多功能，是由ADC內部結構所決定。要更好的理 解STM32F1的ADC，就需要了解它內部的結構。如下圖所示：（大家 也可以查看《STM32F10x中文參考手冊》-11模數轉換器（ADC）章-ADC功 能說明）。
（1）標號1：電壓輸入引腳
ADC輸入電壓范圍為： VREF- ≤ VIN ≤ VREF+。由 VREF-、 VREF+ 、 VDDA 、 VSSA這四個外部引腳決定。通常我們把 VSSA和 VREF-接地 ，把 VREF+和 VDDA 接 3.3V，因此ADC的輸入電壓范圍為：0~3.3V。我 們使用的開發板ADC輸入電壓范圍為0~3.3V。
（2）標號2：輸入通道
STM32 的 ADC的輸入通道多達 18 個，其中外部的 16 個通道就是框 圖中的 ADCx_IN0、ADCx_IN1...ADCx_IN5（x=1/2/3，表示ADC數），通 過這16個外部通道可以采集模擬信號。這 16 個通道對應着不同的 IO 口， 具體是哪一個 IO 口可以從數據手冊查詢到，也可以從下圖查 看，同樣我們在開發板芯片原理圖內也給大家標注了。其中 ADC1 還有2 個內部通道：ADC1 的通道16連接到了芯片內部的溫度傳感器，通道17連 接到了內部參考電壓 VREFINT。ADC2 和ADC3的通道 16、 17全部連接到 了內部的 VSS。
（3）標號3：通道轉換順序
外部的 16 個通道在轉換的時候可分為2組通道：規則通道組和注入 通道組，其中規則通道組最多有16路，注入通道組最多有 4 路。 規則通道組：從名字來理解，規則通道就是一種規規矩矩的通道，類 似於正常執行的程序，通常我們使用的都是這個通道。 注入通道組：從名字來理解，注入即為插入，是一種不安分的通道， 類似於中斷。當程序正常往下執行時，中斷可以打斷程序的執行。同樣 如果在規則通道轉換過程中，有注入通道插入，那么就要先轉換完注入 通道，等注入通道轉換完成后再回到規則通道的轉換流程。 每個組包含一個轉換序列，該序列可按任意順序在任意通道上完成。 例如，可按以下順序對序列進行轉換： ADC_IN3、ADC_IN8、 ADC_IN2、 ADC_IN2、 ADC_IN0、 ADC_IN2、 ADC_IN2、 ADC_IN15。
（4）標號4：觸發源（外部觸發和軟件觸發）
選擇好輸入通道，設置好轉換順序，接下來就可以開始轉換。要開啟 ADC轉換，可以直接設置ADC 控制寄存器ADC_CR2 的 ADON位為1，即使能 ADC。當然ADC還支持外部事件觸發轉換，觸發源有很多，具體選擇哪一 種觸發源，由 ADC 控制寄存器2:ADC_CR2 的 EXTSEL[2:0]和 JEXTSEL[2:0]位來控制。EXTSEL[2:0]用於選擇規則通道的觸發源， JEXTSEL[2:0]用於選擇注入通道的觸發源。選定好觸發源之后，觸發源 是否要激活，則由 ADC 控制寄存器ADC_CR2 的 EXTTRIG 和 JEXTTRIG 這兩位來激活。 如果使能了外部觸發事件，我們還可以通過設置 ADC 控制寄存器 2:ADC_CR2 的EXTEN[1:0]和 JEXTEN[1:0]來控制觸發極性，可以有 4 種 狀態，分別是：禁止觸發檢測、上升沿檢測、下降沿檢測以及上升沿和 下降沿均檢測。
（5）標號5：ADC時鍾
ADC 輸入時鍾 ADC_CLK 由 APB2經過分頻產生，最大值是14MHz，分 頻因子由 RCC 時鍾配置寄存器 RCC_CFGR 的位 15:14 ADCPRE[1:0]設置 ，可以是 2/4/6/8 分頻，注意這里沒有 1 分頻。我們知道APB2總線時 鍾為72M，而ADC最大工作頻率為14M，所以一般設置分頻因子為6，這樣 ADC的輸入時鍾為12MHz。
ADC要完成對輸入電壓的采樣需要若干個ADC_CLK周期，采樣的周期數 可通過ADC 采樣時間寄存器 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 中的 SMP[2:0]位 設置， ADC_SMPR2控制的是通道 0~9， ADC_SMPR1 控制的是通道 10~17 。每個通道可以分別用不同的時間采樣。其中采樣周期最小是1.5個，即 如果我們要達到最快的采樣，那么應該設置采樣周期為1.5個周期，這里 說的周期就是 1/ADC_CLK。
ADC 的總轉換時間跟ADC 的輸入時鍾和采樣時間有關，其公式如下：
（轉換時間） Tconv = 采樣時間 + 12.5個周期
其中Tconv為ADC總轉換時間，當ADC_CLK=14Mhz的時候，並設置1.5個周 期的采樣時間，則Tcovn=1.5+12.5=14個周期=1us。
（6）標號6：數據寄存器
ADC 轉換后的數據根據轉換組的不同，規則組的數據放在ADC_DR 寄 存器內，注入組的數據放在 JDRx內。 因為STM32F1的ADC是12位轉換精度，而數據寄存器是16位，所以ADC 在存放數據的時候就有左對齊和右對齊區分。如果是左對齊，AD轉換完 成數據存放在 ADC_DR 寄存器的[4:15]位內；如果是右對齊，則存放在 ADC_DR 寄存器的[0:11]位內。具體選擇何種存放方式，需通過ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 設置。
（7）標號7：中斷
當發生如下事件且使能相應中斷標志位時，ADC能產生中斷。
1.轉換結束（規則轉換）與注入轉換結束
2.模擬看門狗事件
3.DMA請求
二、STM32F1 ADC配置步驟
（1）使能端口時鍾和ADC時鍾，設置引腳模式為模擬輸入
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AN; //模擬輸入模式
（2）設置ADC的分頻因子
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
（3）初始化ADC參數，包括ADC工作模式、規則序列等
ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
（4）使能ADC並校准
ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啟AD轉換器
執行復位校准的方法是： ADC_ResetCalibration(ADC1);
執行 ADC 校准的方法是： ADC_StartCalibration(ADC1); //開始指定 ADC1 的校准狀態
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待復位校准結束
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准結束
（5）讀取ADC轉換值 設置規則序列通道以及采樣周期的庫函數是：
ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel,uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)；
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 )
設置好規則序列通道及采樣周期，接下來就要開啟轉換，由於我們采 用的是軟件觸發，庫函數
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
要開啟 ADC轉換.
三、編寫ADC控制程序
本章所要實現的功能是：通過ADC1通道1采樣外部電壓值，將采樣的 AD值和轉換后的電壓值通過串口打印出來，同時D1指示燈閃爍，提示系 統正常運行。
程序框架如下： （1）初始化ADC1_IN1相關參數，開啟ADC1 （2）編寫獲取ADC1_IN1的AD轉換值函數 （3）編寫主函數
1 #ifndef _adc_H 2 #define _adc_H
3
4 #include "system.h"
5
6 void ADCx_Init(void); 7 u16 Get_ADC_Value(u8 ch,u8 times); 8
9
10 #endif
1 #include "adc.h"
2 #include "SysTick.h"
3
4 /******************************************************************************* 5 * 函 數 名 : ADCx_Init 6 * 函數功能 : ADC初始化 7 * 輸 入 : 無 8 * 輸 出 : 無 9 *******************************************************************************/
10 void ADCx_Init(void) 11 { 12 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定義結構體變量
13 ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 14
15 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); 16
17 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//設置ADC分頻因子6 72M/6=12,ADC最大時間不能超過14M
18
19 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;//ADC
20 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; //模擬輸入
21 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; 22 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); 23
24 ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; 25 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//非掃描模式
26 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//關閉連續轉換
27 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//禁止觸發檢測，使用軟件觸發
28 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右對齊
29 ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//1個轉換在規則序列中 也就是只轉換規則序列1
30 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//ADC初始化
31
32 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啟AD轉換器
33
34 ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置指定的ADC的校准寄存器
35 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//獲取ADC重置校准寄存器的狀態
36
37 ADC_StartCalibration(ADC1);//開始指定ADC的校准狀態
38 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//獲取指定ADC的校准程序
39
40 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能或者失能指定的ADC的軟件轉換啟動功能
41 } 42
43 /******************************************************************************* 44 * 函 數 名 : Get_ADC_Value 45 * 函數功能 : 獲取通道ch的轉換值，取times次,然后平均 46 * 輸 入 : ch:通道編號 47 times:獲取次數 48 * 輸 出 : 通道ch的times次轉換結果平均值 49 *******************************************************************************/
50 u16 Get_ADC_Value(u8 ch,u8 times) 51 { 52 u32 temp_val=0; 53 u8 t; 54 //設置指定ADC的規則組通道，一個序列，采樣時間
55 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); //ADC1,ADC通道,239.5個周期,提高采樣時間可以提高精確度
56
57 for(t=0;t<times;t++) 58 { 59 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的軟件轉換啟動功能
60 while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待轉換結束
61 temp_val+=ADC_GetConversionValue(ADC1); 62 delay_ms(5); 63 } 64 return temp_val/times; 65 }
1 #include "system.h"
2 #include "SysTick.h"
3 #include "led.h"
4 #include "usart.h"
5 #include "adc.h"
6
7
8 /******************************************************************************* 9 * 函 數 名 : main 10 * 函數功能 : 主函數 11 * 輸 入 : 無 12 * 輸 出 : 無 13 *******************************************************************************/
14 int main() 15 { 16 u8 i=0; 17 u16 value=0; 18 float vol; 19
20 SysTick_Init(72); 21 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中斷優先級分組 分2組
22 LED_Init(); 23 USART1_Init(9600); 24 ADCx_Init(); 25
26 while(1) 27 { 28 i++; 29 if(i%20==0) 30 { 31 led1=!led1; 32 } 33
34 if(i%50==0) 35 { 36 value=Get_ADC_Value(ADC_Channel_1,20); 37 printf("檢測AD值為：%d\r\n",value); 38 vol=(float)value*(3.3/4096); 39 printf("檢測電壓值為：%.2fV\r\n",vol); 40 } 41 delay_ms(10); 42 } 43 }