STM32采用Vrefint校准Vref值以降低ADC采样误差_stm32 vref

一、Vref实际值与理论值的不同造成ADC测量误差

         由于采用专用的电压基准芯片会增加成本，通常在不需要特别高精度ADC采样的情况下，STM32的Vref引脚经常会直接接到VDDA上（如果没有Vref引脚，那么Vref内部接到VDDA上），这样一来，Vref的大小往往随着VDDA而同工况的变化而变化，而且通常ADC的数据要还原到电压值需要通过下面的公式进行计算（当选用8位分辨率时，分母为255）：

        那么Vref若存在误差，那么就会直接造成测量值Vmeas出现较大误差，事实上，通常STM32最小系统供电采用线性稳压器输出的3.3V，若采用精度较低/温度稳定性较低的线性稳压器就会造成误差，下面是某品牌1117稳压芯片的输出电压范围：

        为了减小成本提升精度，不可能要求每块板子出厂前都测一下Vref/VDDA的电压值，更何况随着温度变化，线性稳压器的输出也会改变，这只是改变多少的问题（所幸一般变化不会太大）。

二、采用Vrefint可以求得Vref的较精确值

        相比之下，stm32的Vrefint（internal Voltage reference）的值比较稳定，即使Vref电压、温度都进行变化，Vrefint都能保持在一个很小的变化范围内，比如说stm32g431：

为了得到更加精准的ADC值（相比于普通的ADC_DATA*3.3/4095），就可以通过计算得到更准确的Vref值（部分单片机Vref内接VDDA）

那么如何求得Vref呢？

已知：STM32G4（很多其他型号也有）的存储空间有一个固定的地址用于存放出厂校准的Vrefint对应的12位ADC值：（注意：不同的型号位置很可能不同，HAL库可以直接使用地址宏定义VREFINT_CAL_ADDR，其类型为uint16_t *。注意，这个值用VREFINT_CAL来指代）

通过读取，我手里的stm32g431的VREFINT_CAL等于1654，意味着，理论上这片stm32的Vrefint值：

又通过ADC1内部专门测量Vrefint 的一个Channel（Cubemx选择Vrefint Channel)：

测量得到当前Vrefint的ADC值大致为1501，记现在的Vref的较精确值为Vref_real，可知：

上面两个等式左边都是Vrefint，联立得到：

进一步得到：

那么对于其他通道的ADC值，更精准的电压值为：

为了简便计算，可以在最开始时求出参数𝑘=𝑉ref_real/4095.f，则：

三、相关代码

注：下面代码基于HAL库，下面的代码用于获得Vref的较精确值

（1）读取VREFINT_CAL的值

#define VREFINT_CAL (*(uint16_t*)VREFINT_CAL_ADDR) //Vrefint的出厂ADC值

（2）读取Vrefint的实际ADC值

uint32_t get_vrefint_adc()//读取ADC值，Channel已经在CubeMX中配置为Vrefint所在的Channel{ uint32_t ADC_Value = 0; HAL_ADC_Start(&hadc1);  //开启ADC转换 HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 1000); //等待转换完成 ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //得到ADC值 HAL_ADC_Stop(&hadc1);  //停止ADC转换 return ADC_Value;}

（3）main函数中求取较精确Vref值（省略了cubemx生成在前面的初始化函数）

 while(HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_SINGLE_ENDED)!=HAL_OK);//校准ADC HAL_Delay(1);//不知道为什么前面若加上ADC校准后，如果不延时adc就立即读取Vrefint就会有较大误差 uint32_t Vrefint_CAL = VREFINT_CAL;//读取Vrefint的出厂ADC值 uint32_t Vrefint_DATA = get_vrefint_adc();//Vrefint实际测量得到的ADC值 float VDDA =3.f*(float)(VREFINT_CAL)/(float)(Vrefint_DATA);//求取Vref较精确值 while(1);

（4）把断点打在while(1)这一行，并把相关参数加到WATCH中，当运行到while行时，观察到几个变量值如下：