- 硬件：STM32F103ＺＥT6
- 開發工具：Keil uVision５
- 下載調試工具：ARM仿真器（ＳＴ－Ｌｉｎｋ）
一、硬件部分
所用的芯片內嵌3個12位的模擬/數字轉換器(ADC)，每個ADC共用多達16個外部通道，2個內部通道。如下圖所示：
ＡＤＣ就是一個轉換器，可以把模擬量和數字量進行互相轉換，在這里演示的是把模擬量轉化為數字量，就像一個重力秤，一個多重的人或者物件在上面都有一個對應重量的數值，ＡＤＣ與重力秤差不多，不過它是把模擬量（溫度、電壓）轉化為數字量，數字量可以是一個浮點型數據、整型數據、數組數據等。
在這里，ＡＤＣ怎么把電壓轉換為數字量呢？
ＡＤＣ內部可以采集０～３．３Ｖ的電壓，采集的電壓為０時，里面的刻度會顯示是０，當采集的電壓是３．３Ｖ時，里面的刻度會顯示是４０９５（即滿值）。
模擬/數字轉換器(ADC)的分辨率、采樣精度：12位。先來看看二進制的12位可表示0-4095個數，也就是說轉換器通過采集轉換所得到的最大值是4095，如：“111111111111”=4095，那么我們怎么通過轉換器轉換出來的值得到實際的電壓值呢？如果我們要轉換的電壓范圍是0v-3.3v的話，轉換器就會把0v-3.3v平均分成4096份。設轉換器所得到的值為x，所求電壓值為y。
那么就有：
講完ＡＤＣ采集數值為啥要（乘以３．３除以４０９６）之后，接下來將一下一個ＡＤ為啥可以分成多個通道同時Ｃ采集電壓呢？
16個外部通道：簡單的說就是芯片上有16個引腳是可以接到模擬電壓上進行電壓值檢測的。16個通道不是獨立的分配給3個轉換器（ADC1、ADC2、ADC3）使用，有些通道是被多個轉換器共用的。一個ＡＤＣ的多個通道同時采集時，會有內部的轉換機制進行分配優先順序以及轉換時間。
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime) ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_239Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_239Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_239Cycles5);
其中第一行是ＳＴＭ公司提供的源代碼，第２～第４行是示范。
ADCx指的是哪個ＡＤＣ（ＡＤＣ１、ＡＤＣ２、ＡＤＣ３都可以）
ADC_Channel指的是指定ADC的規則組通道（如示范中的ADC_Channel_0,ADC_Channel_１,ADC_Channel_２）
Rank指的是轉換順序（可分為序列１～序列１６，數字越大優先順序越后）
ADC_SampleTime指的是轉換的時間（一般采用的是ADC_SampleTime_239Cycles5）
接下來，就是很多人比較困惑的地方，為啥ＡＤＣ可以有多個采集通道？
因為一個ＡＤＣ就是一個工具，對這個工具有使用權的都可以使用它，要看誰有使用權，就得看ＰＣＢ原理圖，如下所示。同時每個有使用權的通道要使用它，也不是同時使用的，因為一個ＡＤＣ在同一時間只能有一個通道使用，優先級高的通道就可以優先使用它，具有同樣優先權的通道，就由ＭＣＵ進行自主分配。
其實一般我們可以通過上述的ＡＤＣ通道配置函數進行配置：
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
Rank指的是轉換順序（可分為序列１～序列１６，數字越大優先級越低）
ADC123_IN1:字母“ADC”不用多說，“123”代表它被3個（ADC1、ADC2、ADC3）轉換器共用的引腳，
“ＩＮ０”對應剛才那張宏定義圖里面的ADC_Channel_0,這樣就能找到每個通道對應的引腳了。
二、軟件代碼
普通模式的多通道
#include "adc.h" #include "delay.h" //初始化ADC //這里我們僅以規則通道為例 //我們默認將開啟通道0~3 void Adc_Init(void) { ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE ); //使能ADC1通道時鍾 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 //PA1 作為模擬通道輸入引腳 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //模擬輸入引腳 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); ADC_DeInit(ADC1); //復位ADC1,將外設 ADC1 的全部寄存器重設為缺省值 ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在獨立模式 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //模數轉換工作在單通道模式 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模數轉換工作在單次轉換模式 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //轉換由軟件而不是外部觸發啟動 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC數據右對齊 ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 3; //順序進行規則轉換的ADC通道的數目 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根據ADC_InitStruct中指定的參數初始化外設ADCx的寄存器 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的ADC1 ADC_ResetCalibration(ADC1); //使能復位校准 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待復位校准結束 ADC_StartCalibration(ADC1); //開啟AD校准 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准結束 } //獲得ADC值 //ch:通道值 0~3 u16 Get_Adc(u8 ch) { //設置指定ADC的規則組通道，一個序列，采樣時間 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 ); //ADC1,ADC通道,采樣時間為239.5周期 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的ADC1的軟件轉換啟動功能 while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待轉換結束 return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回最近一次ADC1規則組的轉換結果 } u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times) //求多次采集數值的平均值 { u32 temp_val=0; u8 t; for(t=0;t<times;t++) { temp_val+=Get_Adc(ch); delay_ms(5); } return temp_val/times; }
#include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "sys.h" #include "lcd.h" #include "usart.h" #include "adc.h" const u8 Adc_Channel[3]={ADC_Channel_0,ADC_Channel_1,ADC_Channel_2}; int main(void) { int i; float adcx[3]; float temp; delay_init(); //延時函數初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置中斷優先級分組為組2：2位搶占優先級，2位響應優先級 uart_init(115200); //串口初始化為115200 LED_Init(); //LED端口初始化 Adc_Init(); //ADC初始化 while(1) { for(i=0;i<3;i++) //把多次采集的結果存放到adcx[3]數組中 { adcx[i]=(Get_Adc_Average(Adc_Channel[i],10)*3.3/4096); //把采集數值轉換為電壓 printf("\nadcx[%d]:%4fV\t\n",i,adcx[i]); //在串口調試助手中打印出來 } delay_ms(1000); } }
ＤＭＡ模式的多通道
#include "adc.h" #include "delay.h" void Adc_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrue; ADC_InitTypeDef ADC_InitStrue; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);//使能ADC以及模擬輸入端子的時鍾 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 GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2; GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue); //初始化模擬輸入端子 ADC_DeInit(ADC1); //復位ADC模塊 ADC_InitStrue.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在獨立模式 ADC_InitStrue.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE; //模數（Analog Digtal）轉換次數設置 單次 ADC_InitStrue.ADC_ScanConvMode=ENABLE; //模數轉換通道設置 Disable==〉不瀏覽即單通道模式 ADC_InitStrue.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; //數據對齊方式==〉右對齊 ADC_InitStrue.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; //不通過外部中斷觸發啟動而是軟件轉換 ADC_InitStrue.ADC_NbrOfChannel=M; //ADC轉換通道數量 ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStrue); //初始化ADC模塊 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_239Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_239Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_239Cycles5); //內部通道測參考電壓 // 開啟ADC的DMA支持（要實現DMA功能，還需獨立配置DMA通道等參數） ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); //使能ADC模塊 ADC_ResetCalibration(ADC1); //使能復位校准 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_StartCalibration(ADC1); //使能AD校准 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); } void filter(void) //求得ＡＤＣ多次采集數值的平均值，直接ＤＭＡ傳回內存 After_filter[i]
{ int sum=0; u8 count,i; for(i=0;i<M;i++) { for(count=0;count<N;count++) { sum=sum+AD_Value[count][i]; } After_filter[i]=(float)(sum/N); sum=0; } } float GetVolt(float adcvalue) { return (adcvalue*3.3/4096); }
#include "dma.h" #include "sys.h" #include "adc.h" /* ADC以及DMA的定義 */ #define N 10 //10次 #define M 3 //3個ADC通道 u16 AD_Value[N][M]; float After_filter[M]; void Dma_Init(void) //ＤＭＡ初始化 { DMA_InitTypeDef DMA_InitType; RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE); DMA_DeInit(DMA1_Channel1); DMA_InitType.DMA_BufferSize=N*M; DMA_InitType.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; DMA_InitType.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable; DMA_InitType.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular; DMA_InitType.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&AD_Value[0]; DMA_InitType.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitType.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitType.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)&ADC1->DR; DMA_InitType.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitType.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitType.DMA_Priority=DMA_Priority_High; DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitType); }
#include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "sys.h" #include "lcd.h" #include "usart.h" #include "adc.h" #include "dma.h" /* ADC以及DMA的定義 */ #define N 10 //10次 #define M 3 //3個ADC通道 extern u16 AD_Value[N][M]; extern float After_filter[M]; int main(void) { float value[M]; u16 adcx; u8 i=0; float temp; delay_init(); //延時函數初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置中斷優先級分組為組2：2位搶占優先級，2位響應優先級 uart_init(115200); //串口初始化為115200 LED_Init(); //LED端口初始化 Adc_Init(); Dma_Init(); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE); while(1) { while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET); filter(); for(i=0;i<M;i++) { value[i]=GetVolt(After_filter[i]); //把多次采集的結果轉換為電壓值存放到value[3]數組中 printf("\nvalue[%d]:%4fV\t\n",i,value[i]);//在串口調試助手中打印出來 memset(value,0,M); } LED0=!LED0; delay_ms(500); } }