单片机——ADC采样

1、什么是ADC采样？

    ADC是指将模拟信号转换成数字信号的过程。通俗理解ADC采样就是采集电路中的电压，通过数值的方式表现出来。以STM32F103系列为例，它可以反应0~4095，换句话说，它采集的电压数值上表现为0~4095，也就是12位ADC（2^12）。

2、如何理解采集的数值？

    以STM32F103芯片为例，供电电压是3.3V，它能检测的电压也是0~3.3V。这就好理解了，0~3.3V电压对应的是0~4095数值。通俗理解为把3.3V分成了4096份，采集上来多少份占3.3V的比例。

    采集电压=（采集数值/4095）*3.3V

3、ADC采样具体知识和步骤

3.1、步骤

（1）使能用于ADC检测的引脚对应的GPIO口，使能ADC2通道时钟（ADC1也可以，这款芯片有俩个ADC外设）

（2）时钟分频

（3）初始化GPIO引脚并配置成输入模式

（4）配置ADC的工作模式

（5）使能指定的ADC

（6）开启复位校准

注：ADC的输入时钟不得超过14MHZ，它是由PCLK2经分频产生。

3.2、 ADC知识讲解

3.2.1、通道选择

     每个 ADC有 18 个通道，其中有16个外部通道（不同引脚数的STM32外部通道数可能有所差异），其余两个是内部通道。

    ADC通道和引脚对应关系如下（STM32F103C8T6为例）：

3.2.2、单次转换和连续转换

3.2.3、独立模式和多重模式

** 独立模式**即所有ADC转换器（ADC1、ADC2和ADC3）均独立地工作，互不影响。

** 多重模式**即多个ADC（如果存在）根据通用寄存器中的设置，按照指定的方式协同工作。

3.2.4、数据对齐

    比如说AD转换后数字量保存在ADCH,ADCL两个寄存器中
     左对齐就是AD值的最高位就是ADCH的最高位了，ADCL的低位就会有的用不到，读出来为0
     右对齐就是AD值的最低位是ADCL的最低位，而ADCH的高位就会有的用不到，读出来也为0
     左对齐：11111111 11110000
     MSB LSB
     右对齐：00001111 11111111
     MSB LSB

3.2.5、注入组和规则组

注：

*（1）当完成所有注入通道转换，下个触发启动第1个注入通道的转换。在上述例子中，第四个 *

触发重新转换第1个注入通道1。

（2）不能同时使用自动注入和间断模式。

（3）必须避免同时为规则和注入组设置间断模式。间断模式只能作用于一组转换。

3.2.6、 ADC校准

3.3、代码示例

3.3.1、初始化

void Adc_Init(void)
{ 
    u8 i;
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC2, ENABLE ); //使能 ADC2 通道时钟

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);                                     //设置 ADC 分频因子 6

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;                        //模拟输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                                //初始化 GPIOA
    
    ADC_DeInit(ADC2);

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                    //ADC 独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;                        //连续多通道模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                    //连续转换模式关
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;    //转换由软件触发
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                //ADC 数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                                //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_Init(ADC2, &ADC_InitStructure);                                    //根据指定的参数初始化外设 ADCx
    
    ADC_Cmd(ADC2, ENABLE);                                                //使能指定的 ADC2
    for(i=0;i<100;i++);

    ADC_ResetCalibration(ADC2);                                             //开启复位校准
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC2));                            //等待复位校准结束
    ADC_StartCalibration(ADC2);                                            //开启 AD 校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC2));                                //等待校准结束
}

3.3.2、获取ADC数值

u16 Get_Adc1(void)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); //通道1
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);                            //使能指定的 ADC2 的软件转换功能
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC2, ADC_FLAG_EOC ));                    //等待转换结束
    return ADC_GetConversionValue(ADC2);                            //返回最近一次 ADC2 规则组的转换结果
}

u16 Get_Adc2(void)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_2, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); //通道2
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);                            //使能指定的 ADC2 的软件转换功能
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC2, ADC_FLAG_EOC ));                    //等待转换结束
    return ADC_GetConversionValue(ADC2);                            //返回最近一次 ADC2 规则组的转换结果
}

3.3.3、主函数

u8 Val;
u8 ADC;
int main(void)
{

       Adc_Init();                        //ADC初始化
    while (1)
    {    
        ADC = Get_Adc1();                //将1通道检测的数值传给ADC变量
        Val = (ADC*3.3)/4095             //计算得到1通道检测的电压
    }
    
}

注：上述配置下， 多通道采集时，俩个通道采集之间要有一定的间隔。