写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！
本文写于：2025.04.07
STM32开发板学习——第21节：[7-1] ADC模数转换器
- 前言
- 开发板说明
- 引用
- 解答和科普
- 一、ADC模数转换
- 二、规则组的转换模式
- 问题
- 总结
前言
本次笔记是用来记录我的学习过程,同时把我需要的困难和思考记下来,有助于我的学习，同时也作为一种习惯,可以督促我学习,是一个激励自己的过程,让我们开始32单片机的学习之路。
欢迎大家给我提意见,能给我的嵌入式之旅提供方向和路线，现在作为小白,我就先学习32单片机了,就跟着B站上的江协科技开始学习了.
在这里会记录下江协科技32单片机开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容，因为我之前有一个开发板,我大概率会用我的板子模仿着来做.让我们一起加油！
另外为了增强我的学习效果：每次笔记把我不知道或者问题在后面提出来,再下一篇开头作为解答！
开发板说明
本人采用的是慧净的开发板,因为这个板子是我N年前就买的板子,索性就拿来用了。另外我也购买了江科大的学习套间。
原理图如下
1、开发板原理图
2、STM32F103C6和51对比
3、STM32F103C6核心板
视频中的都用这个开发板来实现,如果有资源就利用起来。另外也计划实现江协科技的套件。
下图是实物图
引用
【STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕】
还参考了下图中的书籍:
STM32库开发实战指南：基于STM32F103（第2版）
数据手册
解答和科普
一、ADC模数转换
AD单通道
用电位器产生一个0~ 3,3V连续变化的模拟电压信号，接到了STM32的PA0口上，之后用STM32内部的ADC读取电压数据，显示在屏幕上。第一行显示的是AD转换后的原始数据，第二行是经过处理后实际的电压值。是一个12位的。只有0和3.3V两个值，可以是个电压表，把引脚的电压值测出来，放在一个变量里，这就是ADC的作用。
AD多通道
又接了3个传感器模块。分别为光敏电阻，热敏电阻，和反射红外模块，把它们的AO、模拟电压输出端，分别接在了A1、A2、A3引脚，加上刚才的电位器，总共4个通道，然后测出来的4个AD数据分别显示在屏幕上。
STM32主要是数字电路，数字电路只有高低电平，没有几V电压的概念，所以如果想要读取电压值，就需要借助ADC模数转换器来实现了，ADC读取引脚上的模拟电压，转换为一个数据，存在寄存器里，再把这个数据读取到变量里来，就可以显示判断，记录等等操作了；
PWM也是数字到模拟，用PWM比DAC更好了，波形生成器；
12位AD值，它的表示范围是0~ 2^12-1，就是量化结果的范围0~ 4095；位数越高，量化结果就越精细，对应分辨率就越高；
第二个是转换时间，就是转换频率，AD转换是需要花一小段时间的，这里1us就表示从AD转换开始到转换结果，需要花1us的时间，对应的AD转换频率就是1Mhz；（需要考虑是不是够用）。
0对应0,3.3V对应4095.
普通的AD转换流程是，启动一次转换，读一次值，然后再启动、再读值、这样的流程，但是STM32的ADC就比较高级，可以列一个组，一次性启动一个组，连续转换多个值，并且有两个组，一个用于常规使用的规则组，一个是用于突发事件的注入组；
高于阈值可以用模拟看门狗自动执行，会申请中断，就是用if去判断力，在看门狗中断执行相关程序。
ADC0809外挂的ADC芯片，信号通路进过通道选择开关和地址锁存和译码器，就是数据选择器，进入，首先这个一个电压比较器，他可以判断两个输入信号电压的大小关系，输出一个高低电平指示谁大谁小，一个是待测的电压，一个是DAC的电压输出端（已知的电压大小），加权电阻实现的，进入比较器，进行电压比较，如果DAC输出电压比较大，就减小DAC数据，如果DAC输出电压比较小，就增大DAC数据，直到DAC输出电压和外部通路输入的电压近似相等，这样DAC输出的电压就是外部电压的编码数据了，这就是DAC的实现原理，电压的调节就是逐次逼近寄存器完成的，为了找到未知电压的编码，通常会使用二分法进行寻找，12位就是4095，已知二分法选择出电压编码，与二进制正好是每一位的位权，相当于对二进制从高位到低位依次判断是1还是0的过程，这就是逐次逼近型的来源；AD转换结束后，DAC的输入数据，就是未知电压的编码，通过后面输出，8位就有8根线，12位就有12根线，最后上面这是EOC，转换结束信号，START是开始转换，给一个输入脉冲，开始转换，CLOCK是ADC时钟，因为ADC内部是一步一步进行判断的，所以需要时钟来推动这个过程，下面是Vref参考电压，通常和电压的正负极接在一起。
左边是ADC的输入通道，包括16个GPIO口，IN0 ~ IN15,和两个内部通道，一个是内部温度传感器，另一个是VREDINT，内部参考电压，总共是18个通道，然后到达这里，这时一个模拟多路开关，可以指定想要选择的通道，右边是多路开关的输出，进入到模数转换器，这里的模数转换器就是执行的就是逐次比较的过程，转换结果会直接放在这个数据寄存器里，我们读取寄存器就能知道ADC转换的结果了，然后在这里，对于普通的ADC，多路开关一般都是只选中一个的，就是选中某一个通道，开始转换、等待转换完成，去除结果，这时不同的流程。
而STM32的AD，把通道分为两种分别为注入组和规则组，其中规则组一次最多选择16个通道，注入组最多选择4个通道，普通ADC是，你指定一个菜，老板给你做，然后做好了给你，你再点一个菜，继续；而这里就是老板给你一个菜单，这个菜单最多可以填16个菜，然后递一个菜单给老板，老板就按照菜单的顺序依次做好，一次性给你端上来，这样的话就可以大大提高效率；菜单是一个规则组，只有一个数据寄存器，就是桌子比较小，最多只能放一个菜，你如果上16个菜，那不好意思，前15个菜都会被挤掉，你只能得到第16个菜，所以对于规则组转换来说，如果使用这个菜单的话，最好配合DMA来实现，DMA是一个数据转运小帮手，他可以在每上一个才后，把这个菜挪到其他地方去，防止被覆盖；
注入组，相当于VIP，数据寄存器也有4个，是可以同时上四个菜的，就不用担心数据覆盖的问题了；
触发有两种，一种是软件触发，就是你在程序中手动调用一条代码，就可以启动转换了，另一种是硬件触发，就是这里的这些触发源，还有定时器，定时器可以通向ADC、DAC这些外设用于触发转换，那因为ADC经常需要过一个固定时间段转换一次，比如每隔1ms转换一次，正常的思路就是，用定时器，每隔1ms申请一次中断，在中断手动开始一次转换，这样也是可以的，但是频繁近中段对我们程序也是有一定影响的额，比如你有很多中断需要进入中断，那肯定会影响主程序的运行，并且不同中断之间，由于优先级的不同，也会导致某些中断不能及时得到响应，如果触发ADC的中断不能及时响应，那我们ADC的转换频率就肯定会产生影响了，所以这种需要频繁进入中断，并且只在中断完成简单的工作的情况，一般都会有硬件支持，比如这里就可以，给TIM3定个1ms的时间，并且把TIM3的更新事件选择为TRGO输出，然后在ADC这里，选择开始触发信号为TIM3的TRGO,这样TIM3的更新事件就能通过硬件自动化触发ADC转换了，整个过程不需要进中断，节省了中断资源，这就是定时器触发的作用；当然这里也可以选择外边中断引脚来触发转换，这就是触发转换的部分；
输入通道
ADC12_IN0的意思是,ADC1和ADC2的IN0都是在PA0上的,
ADC12,说明ADC1和ADC2的引脚全都是相同的,既然都相同,那么要ADC2还有啥用呢?
双ADC模式,ADC1和ADC2同时工作,它俩配合组成同步模式、交叉模式等等模式
比如交叉模式,ADC1和ADC2交叉地对一个通道进行采样,这样可以进一步提高采样率；快速交叉打拳；
二、规则组的转换模式
这是一个列表,就是规则组里的菜单,有16个空位,分别是序列1到序列16,你可以在这里 “点菜”,就是写入你要转换的通道,在非扫描的模式下,这个菜单就只有第一个序列1的位置有效,这时,菜单同时选中一组的方式就退化为简单地选中一个的方式了,在这里我们可以在序列1的位置指定我们想转换的通道,比如通道2,写到这个位置,然后我们就可以触发转换,ADC就会对这个通道2进行模数转换,过一小会,转换完成。转换结果放在数据寄存器里,同时给EOC标志位置1,整个转换过程就结束了。
我们判断这个EOC标志位,如果转换完了,我们就可以在数据寄存器里读取结果了,如果我们想在启动一次转换,那就需要再触发一次,转换结束,置EOC标志位,读结果,如果想换一个通道转换,那在转换之前,把第一个位置的通道改成其他通道,然后再启动转换,这样就行了。这就是单词转换,非扫描的转换模式,没有用到这个菜单列表,也是比较简单的一种模式。
它在一次转换结束后不会停止,而是立刻开始下一轮的转换,然后一直持续下去,这样只需要最开始触发一次,之后就可以一直转换了,好处是：开始转换之后不需要等待一段时间的,因为它一直都在转换,所以你就不需要手动开始转换了,也不用判断是否结束的,想要读AD值的时候,直接从数据寄存器取就是了,这就是连续转换,非扫描的模式。
这个模式也是单次转换,所以每触发一次,转换结束后,就会停下来,下次转换就得再触发才能开始；
然后他是扫描模式,这就会用到这个菜单列表了,你可以在这个菜单里点菜,如上图,每个位置是通道几可以任意指定,并且也是可以重复的；
然后初始化结构体里还会有个参数,就是通道数目,因为这16个位置你可以用不完,只用前几个,那你就需要再给一个通道数目的个数,告诉它我有几个通道,本次为7; 比如这里指定通道数口为7。那它就只看前7个位置; 然后每次触发之后。它就依次对这前7个位置进行AD转换; 转换结果都放在数据寄存器里, 这里为了防止数据被覆盖,就需要用DMA及时将数据挪走, 那7个通道转换完成之后。产生EOC信号。转换结束。然后在触发下一次,就又开始新一轮的转换。这就是单次转换。扫描模的工作流程。
就是一次转换完成后。立刻开始下一次的转换.
间断模式：它的作用是。在扫描的过程中。每隔见个转换。就暂停一次,需要再次触发,才能继续。没有列出来。
AFIO重映射控制，来自哪里。
裁剪分辨率左对齐。
采样保持：量化编码是需要时间的，要保持稳定，采样开关，就是在量化编码时，电压保持不变。
ADC周期就是从RCC分频过来的ADCCLOCK（最大是14Mhz）；
最后加加几条代码就行了。
1电位器，2传感器 3、电压转换电路
高电压采集最好使用一些专用的采集芯片，比如隔离放大器等等。做到高低电压的隔离，保护电路的安全。
问题
总结
本节课主要是学习了ADC转换，理解了内部的硬件结构，如何实现ADC的工作流程，还分为两种，已经DMA来完成转运，在触发的时候也可以定时器完成触发，和外部中断触发。还有工作的典型的转换模式。
