12位ADC簡介
12位ADC是一種逐次逼近型模拟數字轉換器。它有多達19個通道，可測量16個外部和2個内部信号源和Vbat通道。各通道的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位資料寄存器中。
模拟看門狗特性允許應用程式檢測輸入電壓是否超出使用者定義的高/低閥值。
有16個多路通道。
STM32F407的ADC可謂是非常強大，有3個ADC每個ADC最大的采樣率達到了0.41us（既2.4M），如果3個ADC在規則組模式下同時采樣最快可以達到7.2M的采樣率。
在講解ADC采樣之前ADC的時鐘ADCCLK是一個非常關鍵的因素。ADCCLK的時鐘來自于APB2（AHB一般為系統時鐘的1分頻168M，APB1為系統時鐘的4分頻42M，APB2為系統時鐘的2分頻84M），最終ADCCLK的時鐘是通過Fpclk2通過2、4、6、8分頻而來，在這裡提一下stm32的時鐘，其實了解一塊stm32晶片了解其不同的時鐘線是非常關鍵的事情，可能有些人看到Fpclk2可能就蒙了，其實Fpclk2就是APB2的意思這裡自己可以在程式設計文檔中找到。
在stm32F4-discovery開發闆中adc的例程中系統的時鐘總線為SYSCLK為144M，經過2分頻到APB2為72M，ADCCLK如果采用最小的2分頻為36M。
ADC的采樣時間是按照：Tconv = Sampling time + 12 cycles，當采樣時間為3cycles時，總的轉換時間為15個ADCCLK，ADCCLK在36M下即為2.4M。可以這麼說對于ADC的采樣時間非常的重要。
stm32F4的ADC涉及到一個規則組和注入組的概念這裡就不提了，自己可以通過檢視文檔來解決，其實就是轉換的方式不同而已。
既然ad采樣好了，那麼對連續或交替的ad采樣中資料的搬移是一個關鍵，這裡stm32F4提供了3種高效的DMA搬運方法：
DMA模式1：單次觸發模式，當ADC轉換完成就進行ADC轉換資料的搬移。
DMA模式2：2次轉換觸發，當有ADC1和ADC2同時交替工作時，每完成1次交替轉換，就将ADC1的資料放在低半字，将ADC2的資料放在高半字。
當有ADC1和ADC2及ADC3同時交替工作時，每完成一次交替轉換，就将就将ADC1的資料放在低半字，将ADC2的資料放在高半字，在下一次交替工作的時候将ADC3的資料放在低半字，将新一次的ADC1資料放在高半字。
DMA模式3：該模式類似于模式2，但是隻能用于交替模式且轉換位數為6或8位，每轉換2個ADC将資料以半字存放。
在本章中隻講解最簡單的ADC讀取，然後通過序列槽輸出
硬體資源連接配接
## 解析
通過一個形象的例子可以說明：假如你在家裡的院子内放了5個溫度探頭，室内放了3個溫度探頭；你需要時刻監視室外溫度即可，但偶爾你想看看室内的溫度；是以你可以使用規則通道組循環掃描室外的5個探頭并顯示AD轉換結果，當你想看室内溫度時，通過一個按鈕啟動注入轉換組(3個室内探頭)并暫時顯示室内溫度，當你放開這個按鈕後，系統又會回到規則通道組繼續檢測室外溫度。從系統設計上，測量并顯示室内溫度的過程中斷了測量并顯示室外溫度的過程，但程式設計上可以在初始化階段分别設定好不同的轉換組，系統運作中不必再變更循環轉換的配置，進而達到兩個任務互不幹擾和快速切換的結果。可以設想一下，如果沒有規則組和注入組的劃分，當你按下按鈕後，需要從新配置AD循環掃描的通道，然後在釋放按鈕後需再次配置AD循環掃描的通道。上面的例子因為速度較慢，不能完全展現這樣區分(規則通道組和注入通道組)的好處，但在工業應用領域中有很多檢測和監視探頭需要較快地處理，這樣對AD轉換的分組将簡化事件處理的程式并提高事件處理的速度。
STM32F4其ADC的規則通道組最多包含16個轉換，而注入通道組最多包含4個通道。
STM32F4的ADC在單次轉換模式下，隻執行一次轉換，該模式可以通過ADC_CR2寄存器的ADON位（隻适用于規則通道）啟動，也可以通過外部觸發啟動（适用于規則通道和注入通道），這時CONT位為0。
以規則通道為例，一旦所選擇的通道轉換完成，轉換結果将被存在ADC_DR寄存器中，EOC（轉換結束）标志将被置位，如果設定了EOCIE，則會産生中斷。然後ADC将停止，直到下次啟動
接下來，我們介紹一下我們執行規則通道的單次轉換，需要用到的ADC寄存器。第一個要介紹的是ADC控制寄存器（ADC_CR1和ADC_CR2）。ADC_CR1的各位描述如圖所示：
ADC_CR1的SCAN位，該位用于設定掃描模式，由軟體設定和清除，如果設定為1，則使用掃描模式，如果為0，則關閉掃描模式。在掃描模式下，由ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器選中的通道被轉換。如果設定了EOCIE或JEOCIE，隻在最後一個通道轉換完畢後才會産生EOC或JEOC中斷。
ADC_CR1[25:24]用于設定ADC的分辨率，詳細的對應關系如圖所示
本章我們使用12位分辨率，是以設定這兩個位為0就可以了。接着我們介紹ADC_CR2，該寄存器的各位描述如圖所示：
該寄存器我們也隻針對性的介紹一些位：ADON位用于開關AD轉換器。而CONT位用于設定是否進行連續轉換，我們使用單次轉換，是以CONT位必須為0。ALIGN用于設定資料對齊，我們使用右對齊，該位設定為0。
EXTEN[1:0]用于規則通道的外部觸發使能設定，詳細的設定關系如圖所示
我們這裡使用的是軟體觸發，即不使用外部觸發，是以設定這2個位為0即可。ADC_CR2的SWSTART位用于開始規則通道的轉換，我們每次轉換（單次轉換模式下）都需要向該位寫1。
第二個要介紹的是ADC通用控制寄存器（ADC_CCR），該寄存器各位描述如圖所示：
該寄存器我們也隻針對性的介紹一些位：TSVREFE位是内部溫度傳感器和Vrefint通道使能位，内部溫度傳感器我們将在下一章介紹，這裡我們直接設定為0。ADCPRE[1:0]用于設定ADC輸入時鐘分頻，00~11分别對應2/4/6/8分頻，STM32F4的ADC最大工作頻率是36Mhz，而ADC時 鐘（ADCCLK）來 自APB2，APB2頻率一般是84Mhz，是以我們一般設定ADCPRE=01，即4分頻，這樣得到ADCCLK頻率為21Mhz。MULTI[4:0]用于多重ADC模式選擇，詳細的設定關系如圖所示：
本章我們僅用了ADC1（獨立模式），并沒用到多重ADC模式，是以設定這5個位為0即可
第三個要介紹的是ADC采樣時間寄存器（ADC_SMPR1和ADC_SMPR2），這兩個寄存器用于設定通道0~18的采樣時間，每個通道占用3個位。ADC_SMPR1的各位描述如圖所示：
對于每個要轉換的通道，采樣時間建議盡量長一點，以獲得較高的準确度，但是這樣會降低ADC的轉換速率。ADC的轉換時間可以由以下公式計算：
Tcovn=采樣時間+12個周期
其中：Tcovn為總轉換時間，采樣時間是根據每個通道的SMP位的設定來決定的。例如，當ADCCLK=21Mhz的時候，并設定3個周期的采樣時間，則得到：Tcovn=3+12=15個周期=0.71us。
第四個要介紹的是ADC規則序列寄存器（ADC_SQR1~3）,該寄存器總共有3個，這幾個寄存器的功能都差不多，這裡我們僅介紹一下ADC_SQR1，該寄存器的各位描述如圖所示：
L[3：0]用于存儲規則序列的長度，我們這裡隻用了1個，是以設定這幾個位的值為0。其他的SQ1316則存儲了規則序列中第1316個通道的編号（0~18）。另外兩個規則序列寄存器同ADC_SQR1大同小異，我們這裡就不再介紹了，要說明一點的是：我們選擇的是單次轉換，是以隻有一個通道在規則序列裡面，這個序列就是SQ1，至于SQ1裡面哪個通道，完全由使用者自己設定，通過ADC_SQR3的最低5位（也就是SQ1）設定。
第五個要介紹的是ADC規則資料寄存器(ADC_DR)。規則序列中的AD轉化結果都将被存在這個寄存器裡面，而注入通道的轉換結果被儲存在ADC_JDRx裡面。ADC_DR的各位描述如圖：
這裡要提醒一點的是，該寄存器的資料可以通過ADC_CR2的ALIGN位設定左對齊還是右對齊。在讀取資料的時候要注意。
最後一個要介紹的ADC寄存器為ADC狀态寄存器（ADC_SR），該寄存器儲存了ADC轉換時的各種狀态。該寄存器的各位描述如圖所示：
代碼講解
整體流程
① 開啟PA時鐘和ADC1時鐘，設定PA1為模拟輸入。
RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
GPIO_Init();
對于IO初始化要注意的是這裡采用的模式為模拟輸入模式：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
② 複位ADC1：
ADC_DeInit();
；
其中的 ADC_Resolution選擇了12位，因為寄存器為16位，放不滿，是以還要設定它的對齊方式。隻用到了一個通道，是以轉換規則序列為1。
在庫函數中，初始化CCR寄存器是通過調用ADC_CommonInit來實作的：
void ADC_CommonInit(ADC_CommonInitTypeDef*ADC_CommonInitStruct)
這裡我們不再李處初始化結構體成員變量，而是直接看執行個體。初始化執行個體為：
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode =ADC_Mode_Independent;//獨立模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay= ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode =ADC_DMAAccessMode_Disabled;
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler =ADC_Prescaler_Div4;
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);//初始化
第一個參數ADC_Mode用來設定是獨立模式還是多重模式，這裡我們選擇獨立模式。
第二個參數ADC_TwoSamplingDelay用來設定兩個采樣階段之間的延遲周期數。這個比較好了解。取值範圍為：ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles~ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles。
第三個參數ADC_DMAAccessMode是DMA模式禁止或者使能相應DMA模式。
第四個參數ADC_Prescaler用來設定ADC預分頻器。這個參數非常重要，這裡我們設定分頻系數為4分頻ADC_Prescaler_Div4，保證ADC1的時鐘頻率不超過36MHz。
3）初始化ADC1參數，設定ADC1的轉換分辨率，轉換方式，對齊方式，以及規則序列等相關資訊。
在設定完分通用控制參數之後，我們就可以開始ADC1的相關參數配置了，設定單次轉換模式、觸發方式選擇、資料對齊方式等都在這一步實作。具體的使用函數為：
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx,ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
初始化執行個體為：
ADC_InitStructure.ADC_Resolution =ADC_Resolution_12b;//12位模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =DISABLE;//非掃描模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode =DISABLE;//關閉連續轉換
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge= ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
//禁止觸發檢測，使用軟體觸發
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign =ADC_DataAlign_Right;//右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion =1;//1個轉換在規則序列中
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);//ADC初始化
第一個參數ADC_Resolution用來設定ADC轉換分辨率。取值範圍為：ADC_Resolution_6b，
ADC_Resolution_8b，ADC_Resolution_10b和ADC_Resolution_12b。
第二個參數ADC_ScanConvMode用來設定是否打開掃描模式。這裡我們設定單次轉換是以不打開掃描模式，值為DISABLE。
第三個參數ADC_ContinuousConvMode用來設定是單次轉換模式還是連續轉換模式，這裡我們是單次，是以關閉連續轉換模式，值為DISABLE。
第三個參數ADC_ExternalTrigConvEdge用來設定外部通道的觸發使能和檢測方式。這裡我們直接禁止觸發檢測，使用軟體觸發。還可以設定為上升沿觸發檢測，下降沿觸發檢測以及上升沿和下降沿都觸發檢測。
第四個參數ADC_DataAlign 用來設定資料對齊方式。取值範圍為右對齊
ADC_DataAlign_Right和左對齊ADC_DataAlign_Left。
第五個參數ADC_NbrOfConversion用來設定規則序列的長度，這裡我們是單次轉換，是以值為1即可。
實際上還有個參數ADC_ExternalTrigConv是用來為規則組選擇外部事件。因為我們前面配置的是軟體觸發，是以這裡我們可以不用配置。如果選擇其他觸發方式方式，這裡需要配置。
4）開啟AD轉換器。
在設定完了以上資訊後，我們就開啟AD轉換器了（通過ADC_CR2寄存器控制）。
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啟AD轉換器
5）讀取ADC值。
在上面的步驟完成後，ADC就算準備好了。接下來我們要做的就是設定規則序列1裡面的通道，然後啟動ADC轉換。在轉換結束後，讀取轉換結果值值就是了。
這裡設定規則序列通道以及采樣周期的函數是：
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef*ADCx, uint8_t ADC_Channel,
uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)；
我們這裡是規則序列中的第1個轉換，同時采樣周期為480，是以設定為：
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );
軟體開啟ADC轉換的方法是：
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1);//使能指定的ADC1的軟體轉換啟動功能
開啟轉換之後，就可以擷取轉換ADC轉換結果資料，方法是：
ADC_GetConversionValue(ADC1);
同時在AD轉換中，我們還要根據狀态寄存器的标志位來擷取AD轉換的各個狀态資訊。庫函數擷取AD轉換的狀态資訊的函數是：
FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef*ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
比如我們要判斷ADC1的轉換是否結束，方法是：
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));//等待轉換結束
這裡還需要說明一下ADC的參考電壓，探索者STM32F4開發闆使用的是STM32F407ZGT6，該晶片隻有Vref+參考電壓引腳，Vref+的輸入範圍為：1.8~VDDA。探索者STM32F4開發闆通過P7端口，來設定Vref+的參考電壓，預設的我們是通過跳線帽将ref+接到VDDA，參考電壓就是3.3V。如果大家想自己設定其他參考電壓，将你的參考電壓接在Vref+上就OK了（注意要共地）。另外，對于還有Vref-引腳的STM32F4晶片，直接就近将Vref-接VSSA就可以了。
⑧ 等待轉換完成，讀取ADC值。
用while判斷轉換是否完成，調取ADC_GetFlagStatus可以知道目前轉換的狀态。
最後傳回ADC_GetConversionValue(ADC1)的值。
在主函數隻需對讀取到的數值進行相應的轉換輸出即可。
#include"stm32f4xx.h"
#include"sys.h"
#include<stdio.h>
static GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
static NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
static USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
static ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
static ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
void delay_ms(uint32_t n)
{
while(n--)
{
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick，關閉系統定時器
SysTick->LOAD = (168000)-1; // 配置計數值(168000)-1 ~ 0
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock
while ((SysTick->CTRL & 0x10000)==0);// Wait until count flag is set
}
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
}
void delay_us(uint32_t n)
{
while(n--)
{
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick，關閉系統定時器
SysTick->LOAD = (168)-1; // 配置計數值(168000)-1 ~ 0
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock
while ((SysTick->CTRL & 0x10000)==0);// Wait until count flag is set
}
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
}
void usart1_init(uint32_t baud)
{
//端口A硬體是能
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
//序列槽硬體是能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF ;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//PF9應交連接配接到序列槽
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);
//配置序列槽
USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud;//波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//資料為
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶效驗為
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬體流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//序列槽方式 允許收發資料
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
//配置中斷觸發方式
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
//配置終端優先級
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//使能序列槽工作
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
void adc_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);//使能ADC
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
//ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
//配置端口模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AN;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);//使能内部溫度傳感器
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//獨立工作模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2;//分屏
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;//不需要映射資料
ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;//精度
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//單通道，否則為多通道
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//不斷的轉換
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;//不需要内部脈沖出發
// ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右對齊存儲
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;//幾個轉換通道
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
//通道連結PA5
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_56Cycles);
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
}
struct __FILE{int handle;};
FILE __stdout;
FILE __stdin;
int fputc(int ch,FILE *f)
{
USART_SendData(USART1,ch);
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
return ch;
}
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
//設定指定 ADC 的規則組通道，一個序列，采樣時間
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );
ADC_SoftwareStartConv(ADC1); //使能指定的 ADC1 的軟體轉換啟動功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待轉換結束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //傳回最近一次 ADC1 規則組的轉換結果
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
u32 temp_val=0; u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_Adc(ch); delay_ms(5);
}
return temp_val/times;
}
short Get_Temprate(void)
{
u32 adcx; short result;
double temperate;
adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_16,20); //讀取通道 16,20 次取平均
temperate=(float)adcx*(3.3/4096); //電壓值
temperate=(temperate-0.76)/0.0025+25; //轉換為溫度值
result=temperate*=100; //擴大 100 倍.
return result;
}
int main(void)
{
uint16_t adc_val,adc_v,temp;
//波特率為115200
usart1_init(115200);
printf("ADC test\r\n");
adc_Init();
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);//啟動ADC1轉換
while(1)
{
//等待轉換完畢
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);
ADC_ClearFlag(ADC1,ADC_FLAG_EOC);
adc_val=ADC_GetConversionValue(ADC1);
adc_v=adc_val*3300/4095;
printf("電壓為:%dmv\r\n",adc_v);
printf("剩餘點亮%d%% \r\n",adc_v/33);
delay_ms(1000);
temp=Get_Temprate();
printf("temp=%d.%d\r\n",temp/100,temp%100);
}
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint8_t d=0;
//判斷标志位i
if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
{
d=USART_ReceiveData(USART1);
//
if(d==0x01)PFout(10)=0;
if(d==0xf1)PFout(10)=1;
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
}
//清空标志位
}