【正点原子STM32】ADC模数转换器（ADC类型、ADC工作原理、单通道ADC采集、单通道ADC采集（DMA读取）、多通道ADC采集（DMA读取）、单通道ADC过采样、内部温度传感器、光敏传感器）

一、ADC简介

• 1.1、什么是ADC？
• 1.2、常见的ADC类型
• 1.3、并联比较型工作示意图
• 1.4、逐次逼近型工作示意图
• 1.5、ADC的特性参数
• 1.6、STM32各系列ADC的主要特性

二、ADC工作原理

• 2.1、ADC框图简介（F1/ F4 /F7/H7）
• 2.2、参考电压/模拟部分电压
• 2.3、输入通道
• 2.4、转换序列
• 2.5、触发源
• 2.6、转换时间
• 2.7、数据寄存器
• 2.8、中断
• 2.9、单次转换模式和连续转换模式
• 2.10、扫描模式

三、单通道ADC采集实验

• 3.1、实验简要
• 3.2、ADC寄存器介绍
• 3.3、单通道ADC采集实验配置步骤
• 3.4、编程实战：单通道ADC采集实验

四、单通道ADC采集（DMA读取）

• 4.1、实验简要
• 4.2、单通道ADC采集（DMA读取）实验配置步骤
• 4.3、编程实战：单通道ADC采集（DMA读取）实验

五、多通道ADC采集（DMA读取）

• 5.1、实验简要
• 5.2、编程实战：多通道ADC采集（DMA读取）实验

六、单通道ADC过采样实验

• 6.1、怎么用过采样和求均值的方式提高ADC的分辨率？
• 6.2、实验简要
• 6.3、编程实战：单通道ADC过采样（16位分辨率）实验

七、内部温度传感器实验

• 7.1、STM32内部温度传感器简介
• 7.2、温度计算方法
• 7.3、实验简要
• 7.4、编程实战：内部温度传感器实验

八、光敏传感器实验

• 8.1、光敏二极管简介
• 8.2、实验原理
• 8.3、实验简要
• 8.4、编程实战：光敏传感器实验

九、总结

一、ADC简介

1.1、什么是ADC？

ADC（模数转换器） 是一种电子设备，用于将连续的模拟信号转换为相应的离散数字数据。这在许多应用中非常重要，特别是在嵌入式系统和数据采集系统中。

具体来说，ADC将来自外部环境的模拟信号（例如来自传感器的温度、压力、光强等）转换为数字形式，以便微处理器或其他数字电路可以处理和分析这些数据。ADC的输出通常是二进制数字，代表了模拟信号的离散值。

在嵌入式系统中，ADC常常用于采集传感器数据，比如监控温度、湿度、光照等环境参数。这些数据随后可以被处理器用来做出决策、控制系统或者在显示器上显示。

总的来说，ADC是将模拟世界的数据转换为数字世界的重要桥梁，使得我们能够对现实世界的各种信号进行量化和处理。

1.2、常见的ADC类型

常见ADC类型：https://blog.csdn.net/whereismatrix/article/details/81814431

常见的ADC类型包括并行比较型和逐次逼近型。它们各有优点和缺点：

1. 并行比较型 ADC：

   • 优点：
     • 转换速度非常快，适用于需要高速转换的应用。
     • 可以实现高速率的采样。
   • 缺点：
     • 成本较高，因为需要大量的比较器和电路来并行处理输入信号。
     • 功耗较高，因为需要同时工作的电路较多。
     • 分辨率通常较低，受到布局和电路复杂性的限制。

2. 逐次逼近型 ADC：

   • 优点：
     • 结构相对简单，成本较低。
     • 功耗较低，因为只有一个比较器在工作。
   • 缺点：
     • 转换速度较慢，每次转换需要多个时钟周期。
     • 适用于较低速率的采样，不适合需要高速率采样的应用。

在选择 ADC 类型时，需要根据应用的具体要求权衡各种因素，包括转换速度、成本、功耗和分辨率等。

1.3、并联比较型工作示意图

1.4、逐次逼近型工作示意图

逐次逼近型 ADC （Successive Approximation ADC）通常由以下几个主要部分组成：

1. 控制电路：控制电路负责管理 ADC 的整个转换过程。它通常包括时钟控制、状态机、控制逻辑等，用于确保 ADC 能够按照预定的顺序和时序完成模拟信号到数字信号的转换。

2. 数码寄存器：数码寄存器是 ADC 中用于存储转换结果的部分。它的位数决定了 ADC 的分辨率。在逐次逼近型 ADC 中，数码寄存器通常是一个 N 位的寄存器，其中 N 表示 ADC 的分辨率。

3. D/A 转换器：D/A 转换器（Digital-to-Analog Converter）用于产生 ADC 内部的参考电压或比较电压。在逐次逼近型 ADC 中，D/A 转换器通常用于生成逼近比较电压，以便与输入模拟信号进行比较。

4. 电压比较器：电压比较器用于比较输入模拟信号和由 D/A 转换器产生的比较电压。比较器的输出结果将用于 ADC 控制电路中的决策逻辑，驱动 ADC 进行逐步逼近型转换过程。

逐次逼近型 ADC 通过多次逼近比较的过程来逐渐逼近输入模拟信号的真实值，并将结果存储在数码寄存器中。这种类型的 ADC 结构相对简单，适用于许多低速应用场景。

1.5、ADC的特性参数

ADC 特性参数包括：

1. 分辨率：ADC 的分辨率表示其能够辨别的最小模拟量的能力。通常以位数来表示，例如 8 位、10 位、12 位、16 位等。更高的分辨率意味着 ADC 能够更精细地将模拟信号转换为数字信号。

2. 转换时间：转换时间是完成一次 A/D 转换所需的时间。它决定了 ADC 的采样率，即每秒钟能够完成多少次转换。转换时间越短，ADC 的采样率就越高，能够更快地对模拟信号进行采样和转换。

3. 精度：ADC 的精度是指其输出数字量与输入模拟量之间的误差。它受到多种因素的影响，包括 ADC 自身的性能、环境条件（如温度、气压等）以及电路设计的质量等。精度通常以百分比或者 LSB（最小刻度基本单位）来表示。

4. 量化误差：量化误差是指将模拟信号转换为数字信号时，由于量化过程的精度限制而引入的误差。这个误差是由数字量化的离散性质所导致的，通常使用四舍五入等近似方法，因此会产生一定的误差。量化误差的大小取决于 ADC 的分辨率，分辨率越高，量化误差通常越小。

1.6、STM32各系列ADC的主要特性

根据您提供的信息，以下是 STM32 各系列 ADC 的主要特性：

1. F1 系列：

   • ADC 类型：逐次逼近型
   • 分辨率：12 位
   • ADC 时钟频率：最大 14MHz
   • 采样时间：采样时间越长，转换结果相对越准确，但转换速度越慢
   • 转换时间：与 ADC 时钟频率、分辨率和采样时间等有关
   • 供电电压：VSSA: 0V，VDDA: 2.4V~3.6V（全速运行）
   • 参考电压：VREF–: 0V，VREF+: 一般为 3.3V
   • 输入电压：VREF–≤VIN≤VREF+

2. F4 系列：

   • ADC 类型：逐次逼近型
   • 分辨率：6/8/10/12 位
   • ADC 时钟频率：最大 36MHz
   • 其他特性与 F1 类似，但有更高的分辨率和 ADC 时钟频率。

3. F7 系列：

   • ADC 类型：逐次逼近型
   • 分辨率：6/8/10/12 位
   • ADC 时钟频率：最大 36MHz
   • 其他特性与 F4 类似，但有更高的分辨率和可能更高的 ADC 时钟频率。

4. H7 系列：

   • ADC 类型：逐次逼近型
   • 分辨率：8/10/12/14/16 位
   • ADC 时钟频率：最大 36MHz
   • 其他特性与 F4/F7 类似，但有更高的分辨率。

以上是基于您提供的信息对各系列 STM32 的 ADC 特性的概述。请注意，具体的特性可能因芯片型号和具体配置而略有差异，建议查阅相关的数据手册以获取更详细的信息。

二、ADC工作原理

2.1、ADC框图简介（F1/ F4 /F7/H7）

ADC（模拟-数字转换器）的框图结构通常包括以下部分：

1. 参考电压/模拟部分电压：

   • 这部分提供了 ADC 输入信号的参考电压，用于将模拟信号转换为数字信号。

2. 输入通道：

   • ADC 可以从多个输入通道中选择进行转换。这些输入通道可以连接到外部传感器、电路或其他模拟源。

3. 转换序列：

   • 转换序列定义了 ADC 转换的顺序，即每次转换涉及的输入通道的顺序。

4. 触发源：

   • 触发源确定 ADC 何时启动转换。它可以是软件触发（通过代码触发）或外部触发（来自外部信号）。

5. 转换时间：

   • 转换时间是完成一次模拟到数字转换所需的时间。它取决于 ADC 的时钟频率、分辨率和采样时间等因素。

6. 数据寄存器：

   • 转换后的数字输出存储在数据寄存器中，供微处理器或其他设备使用。

7. 中断：

   • ADC 可以在转换完成时生成中断请求，以通知微处理器有新的数据可用。

这些部分共同构成了 ADC 的框图结构，使其能够将模拟信号转换为数字信号，并与微处理器进行通信。

在STM32H7系列中，ADC的框图结构通常包括以下部分：

1. VREF+电压：

   • 这是ADC的参考电压，用于确定模拟输入信号的范围。

2. ADC双时钟域架构：

   • STM32H7的ADC采用了双时钟域架构，以实现更高的性能和精度。

3. 输入通道：

   • ADC可以从多个输入通道中选择进行转换。这些输入通道可以连接到外部传感器、电路或其他模拟源。

4. 转换序列：

   • 转换序列定义了ADC转换的顺序，即每次转换涉及的输入通道的顺序。

5. 触发源：

   • 触发源确定ADC何时启动转换。它可以是软件触发（通过代码触发）或外部触发（来自外部信号）。

6. 转换时间：

   • 转换时间是完成一次模拟到数字转换所需的时间。它取决于ADC的时钟频率、分辨率和采样时间等因素。

7. 参考电压：

   • 参考电压提供了ADC转换所需的参考基准。

8. ADC核心：

   • ADC核心执行模拟到数字转换的实际过程。

9. 数据寄存器：

   • 转换后的数字输出存储在数据寄存器中，以便供微处理器或其他设备使用。

10. 中断：

• ADC可以在转换完成时生成中断请求，以通知微处理器有新的数据可用。

11. 通道预选控制信号：

• 这些信号用于预选ADC转换中涉及的通道，以便更高效地进行转换。

这些部分共同构成了STM32H7系列ADC的框图结构，使其能够有效地将模拟信号转换为数字信号，并与微处理器进行通信。

2.2、参考电压/模拟部分电压

在STM32中，ADC的参考电压（VREF+）和模拟部分电压有以下特点和限制：

1. ADC供电电源：

   • ADC模块的供电电源是由VSSA（模拟地）和VDDA（模拟电源）提供的。
   • VDDA的电压范围通常为2.4V至3.6V。

2. ADC输入电压范围：

   • ADC输入的模拟电压（VIN）的范围取决于参考电压的设定。
   • 参考电压（VREF+）和参考地（VREF-）之间的电压范围定义了ADC输入的有效范围。
   • 在STM32中，常见的参考电压为3.3V，因此ADC的输入电压范围通常为0V至3.3V。

因此，当使用STM32的ADC时，需要确保模拟输入信号的电压在VREF-和VREF+之间，并且ADC的供电电源在正常工作范围内。

2.3、输入通道

2.4、转换序列

规则组和注入组

在STM32中，ADC的转换序列被组织为规则组和注入组，具体特点如下：

1. 规则转换组：

   • 规则转换组用于处理常规的A/D转换需求。
   • 最多可以有16个转换通道，每个通道可以配置为一个独立的转换序列。
   • 这些转换按照预先定义的顺序进行，可以由软件触发或由外部事件触发。

2. 注入转换组：

   • 注入转换组用于处理一些具有优先级的特殊转换需求，通常用于处理紧急或重要的转换。
   • 最多可以有4个转换通道，每个通道可以配置为一个独立的转换序列。
   • 注入转换可以在规则转换之前或之后触发，具体取决于其优先级设置。

通过规则组和注入组的灵活组合，STM32的ADC可以满足各种不同的转换需求，从而更好地适应不同的应用场景。

规则组和注入组的执行优先级如下所示：

1. 规则组执行优先级：

   • 规则组的转换优先级相对较低。
   • 当规则组和注入组同时触发转换时，规则组通常会等待注入组完成转换后再执行。

2. 注入组执行优先级：

   • 注入组具有较高的转换优先级。
   • 如果注入组启动了转换，并且规则组也需要进行转换，注入组的转换会优先执行。
   • 注入组可以在规则组转换之前或之后触发转换，具体取决于其优先级设置。

总的来说，注入组的转换具有较高的优先级，可以在规则组转换之前或之后执行，并且可以在一些特殊情况下优先执行。规则组的转换相对较为常规，优先级较低，会等待注入组转换完成后才执行。

规则序列和注入序列

规则序列和注入序列是STM32中ADC转换序列的两种类型，它们的设置可以通过相关的寄存器进行配置。

1. 规则序列：

   • 规则序列用于执行常规的ADC转换任务，可以包含多个转换通道，并按照设置的顺序依次执行。
   • 通过配置规则序列，可以定义需要转换的通道及其顺序。
   • 规则序列最多可以包含16个转换通道。

2. 注入序列：

   • 注入序列用于执行具有高优先级的ADC转换任务，通常用于实时性要求较高的应用场景。
   • 注入序列也可以包含多个转换通道，但其优先级高于规则序列，且在某些情况下可以中断规则序列的转换来执行自己的转换。
   • 注入序列最多可以包含4个转换通道。

配置规则序列和注入序列的步骤如下：

1. 选择转换通道：确定需要转换的通道，可以是单个通道或多个通道的组合。
2. 设置转换顺序：为规则序列和注入序列设置转换通道的顺序，通常通过相关的寄存器进行配置。
3. 配置转换触发源：选择触发转换的条件，可以是软件触发或外部触发等。
4. 设置转换参数：包括采样时间、对齐方式、分辨率等转换参数的设置。
5. 启动转换：根据需求启动规则序列和注入序列的转换。

具体的配置步骤和寄存器设置会根据具体的STM32系列和型号而有所不同，需要查阅相应系列的参考手册或技术文档以获取详细信息。

2.5、触发源

ADON位触发转换 和 外部事件触发转换

对于STM32系列中的ADC模块，确实存在这两种触发转换的方法。

1. ADON位触发转换（仅限于某些旧的STM32系列，如F1系列）：

   • 在旧的STM32系列中，可以通过设置 ADC_CR2 寄存器的 ADON 位来启动ADC转换。
   • 当 ADON 位为 1 时，表示ADC处于启动状态，再次将 ADON 位设置为 1，可以触发规则组转换。

2. 外部事件触发转换：

   • 外部事件触发转换是一种更为灵活和常见的触发方式，适用于各种STM32系列。
   • 外部事件触发可以分为规则组外部触发和注入组外部触发两种：
     • 规则组外部触发：可以由外部信号触发规则序列的转换，例如外部GPIO引脚的信号变化、定时器的触发等。
     • 注入组外部触发：类似地，注入序列的转换也可以由外部事件触发，且在某些情况下具有更高的优先级。

对于外部事件触发转换，需要配置相应的触发源，并在启动ADC时等待外部事件的发生以触发转换。这种方法通常更加灵活，并且适用于各种应用场景。

规则组外部触发使用方法 和 注入组外部触发使用方法

规则组外部触发和注入组外部触发的使用方法如下：

规则组外部触发使用方法：

1. 配置触发源： 首先，需要选择外部事件作为触发源，例如外部GPIO引脚的信号变化、定时器的触发等。这通常需要配置相关的GPIO或定时器，并将其与ADC模块的触发输入信号相连。

2. 配置ADC触发模式： 在初始化ADC时，需要设置触发模式为外部触发。这可以通过配置 ADC_CR2 寄存器中的 EXTEN 和 EXTSEL 位来实现。EXTEN 用于配置触发边沿，EXTSEL 用于选择触发源。

3. 启动ADC转换： 当外部事件发生时，会触发ADC转换。在启动ADC时，ADC会等待外部触发事件，并在触发后执行规则组中的转换。

注入组外部触发使用方法：

1. 配置触发源： 类似于规则组外部触发，首先需要选择外部事件作为触发源，并将其与注入组的触发输入信号相连。

2. 配置注入组触发模式： 在初始化ADC时，需要设置注入组的触发模式为外部触发。这可以通过配置 ADC_CR2 寄存器中的 JEXTEN 和 JEXTSEL 位来实现。JEXTEN 用于配置注入组触发边沿，JEXTSEL 用于选择触发源。

3. 启动ADC转换： 当外部事件触发时，注入组会执行相应的转换。在启动ADC时，注入组会等待外部触发事件，并在触发后执行注入组中的转换。

通过以上步骤，可以实现规则组和注入组的外部触发转换，从而灵活地应对各种采样需求。

2.6、转换时间

设置ADC时钟和转换时间的方法如下：

1. 设置ADC时钟：

   • 首先，选择适当的时钟源和分频系数来配置ADC的时钟。在STM32中，ADC的时钟源通常为系统时钟（SYSCLK）或者外部时钟源（如HSE或HSI）。
   • 使用相关的寄存器（如RCC_CFGR 寄存器）来配置时钟源和分频系数，以获得所需的ADC时钟频率。例如，如果使用SYSCLK作为时钟源，并希望得到14MHz的ADC时钟，则需要设置合适的分频系数。

2. 设置ADC转换时间：

   • 转换时间由采样时间和转换周期组成。采样时间是ADC在进行转换之前对输入信号进行采样的时间，而转换周期是ADC完成一次转换所需的时间。
   • 采样时间可以通过设置 SMPx[2:0] 位来实现，其中 x 表示对应的通道编号。不同的STM32系列有不同的通道编号和对应的寄存器。通常，SMPx[2:0] 位设置为0~7对应不同的采样时间，从而决定了转换过程中对输入信号的采样时间长度。
   • 转换周期固定为12.5个ADC时钟周期。因此，转换时间可以通过以下公式计算得到： T C O N V = 采样时间 + 12.5 个 A D C 时钟周期 T_{CONV} = 采样时间 + 12.5个ADC时钟周期 TCONV​=采样时间+12.5个ADC时钟周期。

通过以上步骤，可以根据需求灵活地设置ADC的时钟和转换时间，以满足具体的应用需求。

2.7、数据寄存器

数据寄存器用于存储ADC转换的结果，其中规则数据寄存器 ADCx_DR 存储规则组转换的结果，而注入数据寄存器 ADCx_JDRy 存储注入组转换的结果，其中 y 可以是1到4，对应着注入组中不同的转换通道。

在读取数据之前，需要根据应用的要求设置数据的对齐方式。这可以通过 ADCx_CR2 寄存器的 ALIGN 位来实现。具体地：

• 右对齐模式（默认模式）：转换结果的最低有效位存储在数据寄存器的最低位，而最高有效位存储在数据寄存器的最高位。这种模式适用于大多数应用场景。
• 左对齐模式：转换结果的最高有效位存储在数据寄存器的最低位，而最低有效位存储在数据寄存器的最高位。这种模式适用于一些特定应用场景。

根据具体需求选择合适的对齐模式，然后读取数据寄存器中的转换结果即可。

2.8、中断

在STM32的F1/F4/F7系列中，ADC模块支持多种中断事件，以及对应的事件标志和使能控制位。这些中断事件包括：

1. 规则通道转换结束（End of Conversion, EOC）：表示规则组中的一个转换通道完成了转换。

   • 事件标志：EOC
   • 使能控制位：EOCIE

2. 注入通道转换结束（Injected End of Conversion, JEOC）：表示注入组中的一个转换通道完成了转换。

   • 事件标志：JEOC
   • 使能控制位：JEOCIE

3. 模拟看门狗状态位（Analog Watchdog, AWD）：表示转换结果超出预设阈值，可以用于检测输入信号的异常状态。

   • 事件标志：AWD
   • 使能控制位：AWDIE

4. 溢出（Overflow, OVR）：表示转换结果溢出，即转换结果超出了数据寄存器的容量。在F1系列中没有此中断。

   • 事件标志：OVR
   • 使能控制位：OVRIE

此外，对于规则组转换结束后，还可以产生DMA请求，可以使用DMA及时传输转换好的数据到指定的内存地址，防止数据被覆盖。

2.9、单次转换模式和连续转换模式

单次转换模式和连续转换模式是ADC的两种工作模式，具体特点如下：

单次转换模式：

• 在单次转换模式下，ADC只进行一次转换，即完成一次转换后就停止工作。
• 对于规则组，转换结果存储在ADC_DR寄存器中，并且转换结束标志位EOC被置为1。如果设置了EOCIE位，则会产生中断。
• 对于注入组，转换结果存储在ADC_DRJx寄存器中，并且转换结束标志位JEOC被置为1。如果设置了JEOCIE位，则会产生中断。

连续转换模式：

• 在连续转换模式下，ADC会连续进行转换，即完成一次转换后会自动触发下一次转换，直到外部停止触发或者软件停止。
• 对于规则组，转换结果同样存储在ADC_DR寄存器中，并且转换结束标志位EOC被置为1。如果设置了EOCIE位，则会产生中断。
• 对于注入组，转换结果同样存储在ADC_DRJx寄存器中，并且转换结束标志位JEOC被置为1。如果设置了JEOCIE位，则会产生中断。
• 自动注入功能可以使得注入组自动进行转换，通过设置JAUTO位来启用。

总之，单次转换模式适用于只需要进行一次转换的场景，而连续转换模式适用于需要连续监测的场景。

2.10、扫描模式

扫描模式是指ADC进行转换时是否扫描多个通道的模式。具体特点如下：

关闭扫描模式：

• 在关闭扫描模式下，ADC只会转换由ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的第一个通道。也就是说，只会转换一个通道的数据。

使用扫描模式：

• 在使用扫描模式下，ADC会扫描所有被ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的通道，依次进行转换。
• 这意味着，ADC会逐个转换所有被选中的通道，并将转换结果存储在相应的数据寄存器中。

总之，扫描模式可以让ADC在一次转换中依次转换多个通道的数据，适用于需要监测多个信号的场景。

三、单通道ADC采集实验

3.1、实验简要

根据配置描述，通过ADC1通道1（PA1）采集电位器的电压，并显示ADC转换的数字量及换算后的电压值。以下是实现该功能的步骤：

1. 确定最小刻度： 对于STM32系列，如果ADC的参考电压（VREF+）为3.3V，且分辨率为12位，则最小刻度为 ( f r a c 3.3 V 2 12frac{3.3V}{2^{12}} frac3.3V212) ，即 ( $frac3.3V4096$) 。这是ADC可以分辨的最小电压变化。

2. 确定转换时间： 根据您提供的采样时间239.5个ADC时钟周期，转换时间为21μs。

3. 模式组合： 您选择了单次转换模式，并且不使用扫描模式。

4. 编程实现：

   • 启用ADC1通道1（PA1）作为输入通道。
   • 配置ADC为单次转换模式，禁用扫描模式。
   • 启动ADC转换并等待转换完成。
   • 读取转换结果，换算为电压值。
   • 显示转换结果及电压值。

下面是一个简单的示例代码，用于实现这些步骤：

#include \"stm32f4xx_hal.h\"#include ADC_HandleTypeDef hadc;void SystemClock_Config(void);static void MX_GPIO_Init(void);static void MX_ADC1_Init(void);int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_ADC1_Init(); uint32_t adc_value; float voltage; HAL_ADC_Start(&hadc); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, HAL_MAX_DELAY); adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc); voltage = adc_value * 3.3 / 4096; printf(\"ADC Value: %lu\\n\", adc_value); printf(\"Voltage: %.2fV\\n\", voltage); while (1) { }}void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE; HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct); RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);}static void MX_ADC1_Init(void) { ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; hadc.Instance = ADC1; hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE; hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; hadc.Init.NbrOfDiscConversion = 0; hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc.Init.NbrOfConversion = 1; hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE; hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; HAL_ADC_Init(&hadc); sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1; sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);}static void MX_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}

请根据您的实际硬件配置和需求进行适当的修改。

3.2、ADC寄存器介绍

3.3、单通道ADC采集实验配置步骤

单通道ADC采集实验配置步骤，以下是对每个步骤的简要说明：

1. 配置ADC工作参数、ADC校准：

   • 使用 HAL_ADC_Init() 初始化 ADC，并使用 HAL_ADCEx_Calibration_Start() 进行校准。这两个函数将配置 ADC 的基本工作参数，并确保其准确性。

2. ADC MSP初始化：

   • 实现 HAL_ADC_MspInit() 函数，其中包括配置 ADC 相关的中断向量表、时钟和 GPIO 等外设。这是为了确保 ADC 的正常工作，包括时钟和中断的配置。

3. 配置ADC相应通道相关参数：

   • 使用 HAL_ADC_ConfigChannel() 配置 ADC 的输入通道及其相关参数，如采样时间等。通过这一步，您可以选择要采集的通道以及采样参数。

4. 启动A/D转换：

   • 使用 HAL_ADC_Start() 启动 ADC 转换。一旦启动，ADC 将开始转换输入通道的模拟信号，并将其转换为数字值。

5. 等待规则通道转换完成：

   • 使用 HAL_ADC_PollForConversion() 函数等待 ADC 转换完成。在这个步骤中，您可以选择等待转换完成或设置超时时间。

6. 获取规则通道A/D转换结果：

   • 使用 HAL_ADC_GetValue() 函数获取转换结果。一旦转换完成，您可以使用该函数获取 ADC 转换的数字值，然后进行后续处理，比如显示或存储。

通过以上步骤，您可以完成单通道ADC采集的实验配置。确保根据您的具体硬件和应用需求进行适当的配置和修改。

3.4、编程实战：单通道ADC采集实验

adc.c

#include \"./BSP/ADC/adc.h\"ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;/* ADC单通道初始化函数 */void adc_init(void){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 配置 ADC 句柄参数 g_adc_handle.Instance = ADC1; g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1; g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 初始化 ADC HAL_ADC_Init(&g_adc_handle); // 进行 ADC 校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle); // 配置 ADC 通道 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1; adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC1) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能GPIOA和ADC1时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 配置GPIOA引脚为模拟模式 gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);  // 配置 ADC 时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); }}/* 获取ADC转换后的结果函数 */uint32_t adc_get_result(void){ // 启动 ADC 转换 HAL_ADC_Start(&g_adc_handle); // 等待转换完成 HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10); // 获取转换结果 return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);}

adc.h

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"void adc_init(void);/* ADC单通道初始化函数 */uint32_t adc_get_result(void);/* 获取ADC转换后的结果函数 */#endif

main.c

#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"#include \"./SYSTEM/usart/usart.h\"#include \"./SYSTEM/delay/delay.h\"#include \"./USMART/usmart.h\"#include \"./BSP/LED/led.h\"#include \"./BSP/LCD/lcd.h\"#include \"./BSP/ADC/adc.h\"int main(void){ uint16_t adcx; float temp; HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200);  /* 串口初始化为115200 */ led_init(); /* 初始化LED */ lcd_init(); /* 初始化LCD */ adc_init(); /* 初始化ADC */ lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, \"STM32\", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, \"ADC TEST\", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, \"ATOM@ALIENTEK\", RED); lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, \"ADC1_CH1_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, \"ADC1_CH1_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ while (1) { adcx = adc_get_result(); lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE); /* 显示ADCC采样后的原始值 */ temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);  /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */ adcx = temp;  /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */ lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */ temp -= adcx; /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */ temp *= 1000; /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */ lcd_show_xnum(150, 130, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */ LED0_TOGGLE(); delay_ms(100); }}

四、单通道ADC采集（DMA读取）

4.1、实验简要

4.2、单通道ADC采集（DMA读取）实验配置步骤

#include \"./BSP/ADC/adc.h\"ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;DMA_HandleTypeDef g_dma_handle;/* ADC单通道初始化函数 */void adc_init(void){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 配置 ADC 句柄参数 g_adc_handle.Instance = ADC1; g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1; g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 初始化 ADC HAL_ADC_Init(&g_adc_handle); // 进行 ADC 校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle); // 配置 ADC 通道 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1; adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC1) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能GPIOA和ADC1时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 配置GPIOA引脚为模拟模式 gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);  // 配置 ADC 时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); }}/* DMA初始化函数 */void dma_init(void){ // 初始化 DMA 句柄 g_dma_handle.Instance = DMA1_Channel1; g_dma_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; g_dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; g_dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; g_dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; g_dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH; HAL_DMA_Init(&g_dma_handle);}/* 将 DMA 和 ADC 句柄联系起来 */void adc_dma_link(void){ // 将 DMA 与 ADC 关联 __HAL_LINKDMA(&g_adc_handle, DMA_Handle, g_dma_handle);}/* 使能 DMA 数据流传输完成中断 */void dma_interrupt_enable(void){ // 配置 DMA 数据流传输完成中断 HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);}/* DMA 数据流中断服务函数 */void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){ // 处理 DMA 数据流中断事件 HAL_DMA_IRQHandler(&g_dma_handle);}/* 启动 DMA，开启传输完成中断 */void dma_start(void){ // 启动 DMA，开启传输完成中断 HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, (uint32_t)&adc_value, 1);}/* 触发 ADC 转换，DMA 传输数据 */void adc_start_dma(void){ // 启动 ADC 转换，DMA 传输数据 HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_handle, (uint32_t*)&adc_value, 1);}

4.3、编程实战：单通道ADC采集（DMA读取）实验

adc.c

#include \"./BSP/ADC/adc.h\"DMA_HandleTypeDef g_dma_adc_handle;ADC_HandleTypeDef g_adc_dma_handle;uint8_t g_adc_dma_sta;/* ADC DMA读取 初始化函数 */void adc_dma_init(uint32_t mar){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 使能 DMA1 时钟 __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); // 配置 DMA 句柄参数 g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1; g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL; g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle); // 将 DMA 与 ADC 关联 __HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle); // 配置 ADC 句柄参数 g_adc_dma_handle.Instance = ADC1; g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1; g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle); // 进行 ADC 校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle); // 配置 ADC 通道 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1; adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf); // 配置 DMA1_Channel1 中断优先级 HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3); // 使能 DMA1_Channel1 中断 HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn); // 启动 DMA，开启传输完成中断 HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0); // 启动 ADC 转换，DMA 传输数据 HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_dma_handle, &mar ,0);}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC1) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能 GPIOA 和 ADC1 时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 配置 GPIOA 引脚为模拟模式 gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);  // 配置 ADC 时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); }}/* 使能一次ADC DMA传输函数 */void adc_dma_enable(uint16_t cndtr){ // 关闭 ADC1 和 DMA1_Channel1 ADC1->CR2 &= ~(1 << 0); DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0); while (DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0)); // 设置 DMA1_Channel1 传输数据长度 DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr; // 启动 DMA1_Channel1 和 ADC1 DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0; ADC1->CR2 |= (1 << 0) | (1 << 22);// 禁用 ADC1//__HAL_ADC_DISABLE(&g_adc_dma_handle);// 禁用 DMA1_Channel1，并等待传输完成//__HAL_DMA_DISABLE(&g_dma_adc_handle);//while (__HAL_DMA_GET_FLAG(&g_dma_adc_handle, __HAL_DMA_GET_TC_FLAG_INDEX(&g_dma_adc_handle)));// 重新设置 DMA1_Channel1 的传输数据长度//DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;// 重新使能 DMA1_Channel1//__HAL_DMA_ENABLE(&g_dma_adc_handle);// 使能 ADC1//__HAL_ADC_ENABLE(&g_adc_dma_handle);// 启动 ADC 转换//HAL_ADC_Start(&g_adc_dma_handle);}/* ADC DMA采集中断服务函数 */void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){ // 判断 DMA1 传输完成中断事件是否发生 if (DMA1->ISR & (1<<1)) { // 标记 ADC DMA 状态 g_adc_dma_sta = 1; // 清除 DMA1 传输完成中断标志 DMA1->IFCR |= 1 << 1; }}

adc.h

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"void adc_dma_init(uint32_t mar);/* ADC DMA读取 初始化函数 */void adc_dma_enable(uint16_t cndtr);/* 使能一次ADC DMA传输函数 */#endif

main.c

#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"#include \"./SYSTEM/usart/usart.h\"#include \"./SYSTEM/delay/delay.h\"#include \"./BSP/LED/led.h\"#include \"./BSP/LCD/lcd.h\"#include \"./BSP/ADC/adc.h\"#define ADC_DMA_BUF_SIZE 100 /* ADC DMA采集 BUF大小 */uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE]; /* ADC DMA BUF */extern uint8_t g_adc_dma_sta;  /* DMA传输状态标志, 0,未完成; 1, 已完成 */int main(void){ uint16_t i; uint16_t adcx; uint32_t sum; float temp; HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200);  /* 串口初始化为115200 */ led_init(); /* 初始化LED */ lcd_init(); /* 初始化LCD */ adc_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */ lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, \"STM32\", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, \"ADC DMA TEST\", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, \"ATOM@ALIENTEK\", RED); lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, \"ADC1_CH1_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, \"ADC1_CH1_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 启动ADC DMA采集 */ while (1) { if (g_adc_dma_sta == 1) { /* 计算DMA 采集到的ADC数据的平均值 */ sum = 0; for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++) /* 累加 */ { sum += g_adc_dma_buf[i]; } adcx = sum / ADC_DMA_BUF_SIZE;  /* 取平均值 */ /* 显示结果 */ lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 4, 16, 0, BLUE); /* 显示ADCC采样后的原始值 */ temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);  /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */ adcx = temp;  /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */ lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */ temp -= adcx;  /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */ temp *= 1000;  /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */ lcd_show_xnum(150, 130, temp, 3, 16, 0X80, BLUE); /* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */ g_adc_dma_sta = 0; /* 清除DMA采集完成状态标志 */ adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);  /* 启动下一次ADC DMA采集 */ } LED0_TOGGLE(); delay_ms(100); }}

五、多通道ADC采集（DMA读取）

5.1、实验简要

5.2、编程实战：多通道ADC采集（DMA读取）实验

adc.c

#include \"./BSP/ADC/adc.h\"DMA_HandleTypeDef g_dma_nch_adc_handle;ADC_HandleTypeDef g_adc_nch_dma_handle;uint8_t g_adc_dma_sta;/* ADC N通道(6通道) DMA读取 初始化函数 */void adc_nch_dma_init(uint32_t mar){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 使能 DMA1 时钟 __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); // 配置 DMA 句柄参数 g_dma_nch_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1; g_dma_nch_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; g_dma_nch_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; g_dma_nch_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; g_dma_nch_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_nch_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_nch_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL; g_dma_nch_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; HAL_DMA_Init(&g_dma_nch_adc_handle); // 将 DMA 句柄与 ADC 句柄关联 __HAL_LINKDMA(&g_adc_nch_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_nch_adc_handle); // 配置 ADC 句柄参数 g_adc_nch_dma_handle.Instance = ADC1; g_adc_nch_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; g_adc_nch_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE; g_adc_nch_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 6; // 6个通道的转换 g_adc_nch_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; g_adc_nch_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; HAL_ADC_Init(&g_adc_nch_dma_handle); // 启动 ADC 校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_nch_dma_handle); // 配置 ADC 通道参数 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_0; adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &adc_ch_conf); // 这里依次配置了6个通道，示例中只展示了第一个通道的配置 // 配置 DMA1_Channel1 的中断优先级和使能 HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn); // 启动 DMA 传输并开启 ADC DMA 模式 HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_nch_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0); HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_nch_dma_handle, &mar ,0);}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC1) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能 GPIOA 和 ADC1 时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 配置 GPIOA 引脚为模拟输入模式 gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);  // 配置 ADC 时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); }}/* 使能一次ADC DMA传输函数 */void adc_dma_enable(uint16_t cndtr){ // 关闭 ADC1 ADC1->CR2 &= ~(1 << 0); // 关闭 DMA1_Channel1，并等待传输完成 DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0); while (DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0)); // 重新设置 DMA1_Channel1 的传输数据长度 DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr; // 重新使能 DMA1_Channel1 DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0; // 使能 ADC1 ADC1->CR2 |= 1 << 0; // 启动 ADC 转换 ADC1->CR2 |= 1 << 22;}/* ADC DMA采集中断服务函数 */void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){ // 检查 DMA 传输完成标志位 if (DMA1->ISR & (1<<1)) { // 设置 DMA 传输完成标志 g_adc_dma_sta = 1; // 清除 DMA 传输完成标志位 DMA1->IFCR |= 1 << 1; }}

adc.h

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"void adc_nch_dma_init(uint32_t mar);/* ADC N通道(6通道) DMA读取 初始化函数 */void adc_dma_enable(uint16_t cndtr);/* 使能一次ADC DMA传输函数 */#endif

main.c

#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"#include \"./SYSTEM/usart/usart.h\"#include \"./SYSTEM/delay/delay.h\"#include \"./BSP/LED/led.h\"#include \"./BSP/LCD/lcd.h\"#include \"./BSP/ADC/adc.h\"#define ADC_DMA_BUF_SIZE 50 * 6 /* ADC DMA采集 BUF大小, 应等于ADC通道数的整数倍 */uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE]; /* ADC DMA BUF */extern uint8_t g_adc_dma_sta;  /* DMA传输状态标志, 0,未完成; 1, 已完成 */int main(void){ uint16_t i,j; uint16_t adcx; uint32_t sum; float temp; HAL_Init();  /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init();  /* 初始化LED */ lcd_init();  /* 初始化LCD */ adc_nch_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */ lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, \"STM32\", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, \"ADC 6CH DMA TEST\", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, \"ATOM@ALIENTEK\", RED); lcd_show_string(30, 110, 200, 12, 12, \"ADC1_CH0_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 122, 200, 12, 12, \"ADC1_CH0_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ lcd_show_string(30, 140, 200, 12, 12, \"ADC1_CH1_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 152, 200, 12, 12, \"ADC1_CH1_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ lcd_show_string(30, 170, 200, 12, 12, \"ADC1_CH2_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 182, 200, 12, 12, \"ADC1_CH2_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ lcd_show_string(30, 200, 200, 12, 12, \"ADC1_CH3_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 212, 200, 12, 12, \"ADC1_CH3_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ lcd_show_string(30, 230, 200, 12, 12, \"ADC1_CH4_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 242, 200, 12, 12, \"ADC1_CH4_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ lcd_show_string(30, 260, 200, 12, 12, \"ADC1_CH5_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 272, 200, 12, 12, \"ADC1_CH5_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 启动ADC DMA采集 */ while (1) { if (g_adc_dma_sta == 1) { /* 循环显示通道0~通道5的结果 */ for(j = 0; j < 6; j++) /* 遍历6个通道 */ { sum = 0; /* 清零 */ for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE / 6; i++) /* 每个通道采集了50次数据,进行50次累加 */ {  sum += g_adc_dma_buf[(6 * i) + j]; /* 相同通道的转换数据累加 */ } adcx = sum / (ADC_DMA_BUF_SIZE / 6); /* 取平均值 */ /* 显示结果 */ lcd_show_xnum(108, 110 + (j * 30), adcx, 4, 12, 0, BLUE); /* 显示ADC采样后的原始值 */ temp = (float)adcx * (3.3 / 4096); /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */ adcx = temp; /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */ lcd_show_xnum(108, 122 + (j * 30), adcx, 1, 12, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */ temp -= adcx; /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */ temp *= 1000; /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */ lcd_show_xnum(120, 122 + (j * 30), temp, 3, 12, 0X80, BLUE);/* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */ } g_adc_dma_sta = 0;/* 清除DMA采集完成状态标志 */ adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 启动下一次ADC DMA采集 */ } LED0_TOGGLE(); delay_ms(100); }}

六、单通道ADC过采样实验

6.1、怎么用过采样和求均值的方式提高ADC的分辨率？

用过采样和求均值提高ADC分辨率 方程推导过程：https://max.book118.com/html/2018/0506/165038217.shtm

过采样和求均值的方式可以有效提高ADC的分辨率。下面是具体步骤：

1. 确定过采样率：

   • 过采样率是指在一定时间内采集的样本数。
   • 根据要增加的分辨率位数和初始采样频率，可以使用以下方程确定过采样率：

   f o s = 2 2 w × f s f_{os} = 2^{2w} \\times f_s fos​=22w×fs​

   其中，(f_{os}) 是过采样频率，(w) 是希望增加的分辨率位数，(f_s) 是初始采样频率。这是因为信噪比（SNR）的改善与过采样率的平方根成正比，而每增加一位分辨率，理论上需要4倍的过采样率来实现。

2. 求均值：

   • 在得到过采样率之后，进行多次采样，并将采样结果进行求和。
   • 例如，对于12位分辨率的ADC要提高4位分辨率，需要进行16倍的过采样（ 2 4 = 16 2^4 = 16 24=16）。
   • 然后将这16次采样结果求和，最后右移4位（即除以16），即可得到提高分辨率后的结果。

注意：提高N位分辨率，需要将求和结果右移N位。

通过这种方法，可以在不增加硬件成本的情况下提高ADC的分辨率，提高系统对信号的精确度和灵敏度。

6.2、实验简要

6.3、编程实战：单通道ADC过采样（16位分辨率）实验

adc.c

#include \"./BSP/ADC/adc.h\"DMA_HandleTypeDef g_dma_adc_handle;ADC_HandleTypeDef g_adc_dma_handle;uint8_t g_adc_dma_sta;/* ADC DMA读取 初始化函数 */void adc_dma_init(uint32_t mar){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 使能DMA时钟 __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); // 配置DMA句柄 g_dma_adc_handle.Instance = DMA1_Channel1; g_dma_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; g_dma_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; g_dma_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; g_dma_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; g_dma_adc_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL; g_dma_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; HAL_DMA_Init(&g_dma_adc_handle); // 将DMA与ADC句柄联系起来 __HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_adc_handle); // 配置ADC句柄 g_adc_dma_handle.Instance = ADC1; g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1; g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle); // ADC校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_dma_handle); // 配置ADC通道 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1; adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5; // 采样时间为1.5个ADC时钟周期 HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_dma_handle, &adc_ch_conf); // 配置DMA传输中断 HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 3, 3); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn); // 启动DMA传输 HAL_DMA_Start_IT(&g_dma_adc_handle, (uint32_t)&ADC1->DR, mar, 0); // 启动ADC DMA传输 HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_dma_handle, &mar ,0);}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC1) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能GPIOA时钟和ADC1时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 配置ADC引脚为模拟输入模式 gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);  // 配置ADC时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); }}/* 使能一次ADC DMA传输函数 */void adc_dma_enable(uint16_t cndtr){ // 禁止ADC和DMA传输 ADC1->CR2 &= ~(1 << 0); DMA1_Channel1->CCR &= ~(1 << 0); while (DMA1_Channel1->CCR & (1 << 0)); // 配置DMA传输数量 DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr; // 使能DMA传输和ADC DMA1_Channel1->CCR |= 1 << 0; ADC1->CR2 |= 1 << 0; ADC1->CR2 |= 1 << 22; // 等待DMA传输完成// __HAL_DMA_DISABLE(&g_dma_adc_handle);// while (__HAL_DMA_GET_FLAG(&g_dma_adc_handle, __HAL_DMA_GET_TC_FLAG_INDEX(&g_dma_adc_handle)));// DMA1_Channel1->CNDTR = cndtr;// __HAL_DMA_ENABLE(&g_dma_adc_handle); // 启动ADC// __HAL_ADC_ENABLE(&g_adc_dma_handle);// HAL_ADC_Start(&g_adc_dma_handle);}/* ADC DMA采集中断服务函数 */void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){ if (DMA1->ISR & (1<<1)) { g_adc_dma_sta = 1; DMA1->IFCR |= 1 << 1; }}

adc.h

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"void adc_dma_init(uint32_t mar);/* ADC DMA读取 初始化函数 */void adc_dma_enable(uint16_t cndtr);/* 使能一次ADC DMA传输函数 */#endif

main.c

#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"#include \"./SYSTEM/usart/usart.h\"#include \"./SYSTEM/delay/delay.h\"#include \"./BSP/LED/led.h\"#include \"./BSP/LCD/lcd.h\"#include \"./BSP/ADC/adc.h\"/* ADC过采样技术, 是利用ADC多次采集的方式, 来提高ADC精度, 采样速度每提高4倍 * 采样精度提高 1bit, 同时, ADC采样速度降低4倍, 如提高4bit精度, 需要256次采集 * 才能得出1次数据, 相当于ADC速度慢了256倍. 理论上只要ADC足够快, 我们可以无限 * 提高ADC精度, 但实际上ADC并不是无限快的, 而且由于ADC性能限制, 并不是位数无限 * 提高结果就越好, 需要根据自己的实际需求和ADC的实际性能来权衡. */#define ADC_OVERSAMPLE_TIMES 256 /* ADC过采样次数, 这里提高4bit分辨率, 需要256倍采样 */#define ADC_DMA_BUF_SIZE ADC_OVERSAMPLE_TIMES * 10 /* ADC DMA采集 BUF大小, 应等于过采样次数的整数倍 */uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE];  /* ADC DMA BUF */extern uint8_t g_adc_dma_sta; /* DMA传输状态标志, 0,未完成; 1, 已完成 */int main(void){ uint16_t i; uint32_t adcx; uint32_t sum; float temp; HAL_Init();  /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init();  /* 初始化LED */ lcd_init();  /* 初始化LCD */ adc_dma_init((uint32_t)&g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA采集 */ lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, \"STM32\", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, \"ADC OverSample TEST\", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, \"ATOM@ALIENTEK\", RED); lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, \"ADC1_CH1_VAL:\", BLUE); lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, \"ADC1_CH1_VOL:0.000V\", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */ adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);  /* 启动ADC DMA采集 */ while (1) { if (g_adc_dma_sta == 1) { /* 计算DMA 采集到的ADC数据的平均值 */ sum = 0; for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++) /* 累加 */ { sum += g_adc_dma_buf[i]; } adcx = sum / (ADC_DMA_BUF_SIZE / ADC_OVERSAMPLE_TIMES); /* 取平均值 */ adcx >>= 4; /* 除以2^4倍, 得到12+4位 ADC精度值, 注意: 提高 N bit精度, 需要 >> N */ /* 显示结果 */ lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE); /* 显示ADC采样后的原始值 */ temp = (float)adcx * (3.3 / 65536);  /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */ adcx = temp;  /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */ lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */ temp -= adcx;  /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */ temp *= 1000;  /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */ lcd_show_xnum(150, 130, temp, 3, 16, 0X80, BLUE); /* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */ g_adc_dma_sta = 0; /* 清除DMA采集完成状态标志 */ adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);  /* 启动下一次ADC DMA采集 */ } LED0_TOGGLE(); delay_ms(100); }}

七、内部温度传感器实验

7.1、STM32内部温度传感器简介

7.2、温度计算方法

温度计算方法如下所示：

1. 首先，从ADC采集到的内部温度传感器的电压值 V S E N S E V_{SENSE} VSENSE​开始。

2. 计算温度与 V S E N S E V_{SENSE} VSENSE​曲线的平均斜率，通常以毫伏/摄氏度（$mv/℃$）或微伏/摄氏度（$uv/℃$）为单位表示。典型值约为4.3mv/℃。

3. 确定25°C时的 V S E N S E V_{SENSE} VSENSE​值，典型值为1.43。

4. 使用以下公式计算温度（以摄氏度为单位）：

   T ( ℃ ) = ( V 25 − V S E N S E A v g _ S l o p e ) + 25 T(℃) = \\left(\\frac{V25 - V_{SENSE}}{Avg\\_Slope}\\right) + 25 T(℃)=(Avg_SlopeV25−VSENSE​​)+25

其中， V 25 V_{25} V25​ 是在25°C时的 V S E N S E V_{SENSE} VSENSE​值，$Avg\_Slope$ 是温度与 V S E N S E V_{SENSE} VSENSE​曲线的平均斜率。

7.3、实验简要

7.4、编程实战：内部温度传感器实验

adc.c

#include \"./BSP/ADC/adc.h\"ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;/* ADC 内部温度传感器 初始化函数 */void adc_temperature_init(void){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 初始化 ADC 句柄 g_adc_handle.Instance = ADC1; g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1; g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; HAL_ADC_Init(&g_adc_handle); // 进行 ADC 校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle); // 配置 ADC 通道 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_16; adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC1) { RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能 ADC1 时钟 __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 配置 ADC1 时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); }}/* 获得ADC转换后的结果函数 */uint32_t adc_get_result(void){ // 启动 ADC 转换 HAL_ADC_Start(&g_adc_handle); // 等待转换完成 HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10); // 返回转换结果 return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);}/* 获取内部温度传感器温度值 */short adc_get_temperature(void){ uint32_t adcx; short result; double temperature; // 获取 ADC 转换结果 adcx = adc_get_result(); // 计算温度值 temperature = adcx * (3.3 / 4096); temperature = (1.43 - temperature) / 0.0043 + 25; // 转换成整型 result = temperature *= 100; // 返回温度值 return result;}

adc.h

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"void adc_temperature_init(void);/* ADC 内部温度传感器 初始化函数 */uint32_t adc_get_result(void);/* 获得ADC转换后的结果函数 */short adc_get_temperature(void);/* 获取内部温度传感器温度值 */#endif

main.c

#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"#include \"./SYSTEM/usart/usart.h\"#include \"./SYSTEM/delay/delay.h\"#include \"./USMART/usmart.h\"#include \"./BSP/LED/led.h\"#include \"./BSP/LCD/lcd.h\"#include \"./BSP/ADC/adc.h\"int main(void){ short temp; HAL_Init();  /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init();  /* 初始化LED */ lcd_init();  /* 初始化LCD */ adc_temperature_init();  /* 初始化ADC内部温度传感器采集 */ lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, \"STM32\", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, \"Temperature TEST\", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, \"ATOM@ALIENTEK\", RED); lcd_show_string(30, 120, 200, 16, 16, \"TEMPERATE: 00.00C\", BLUE); while (1) { temp = adc_get_temperature(); /* 得到温度值 */ if (temp < 0) { temp = -temp; lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, \"-\", BLUE); /* 显示负号 */ } else { lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, \" \", BLUE); /* 无符号 */ } lcd_show_xnum(30 + 11 * 8, 120, temp / 100, 2, 16, 0, BLUE); /* 显示整数部分 */ lcd_show_xnum(30 + 14 * 8, 120, temp % 100, 2, 16, 0X80, BLUE); /* 显示小数部分 */ LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁,提示程序运行 */ delay_ms(250); }}

八、光敏传感器实验

8.1、光敏二极管简介

光敏二极管（Photodiode）是一种特殊的二极管，其核心是一个PN结。与普通二极管不同的是，光敏二极管对光的强度非常敏感。它在工作时需要加上反向电压。

光敏二极管的暗电流非常小，通常小于0.1微安，这是因为在无光照的情况下，几乎没有光子撞击PN结，因此几乎没有电流通过。

当有光照射到光敏二极管上时，光的强度越大，反向电流也越大，形成光电流。这种光电流的变化是非线性的，即光强增大时，电流不是简单地线性增加，而是呈现出一种非线性的变化。

为了利用光敏二极管来检测光的强度变化，通常会串联一个电阻。当光照强度发生变化时，光敏二极管的电流也会随之变化，导致电阻两端的电压发生变化。通过连接至ADC（模数转换器）的方式，可以读取电压的变化，从而得知光强的变化情况。

总的来说，光敏二极管可以通过测量其反向电流的变化来检测光的强度变化，从而实现对光的检测和测量。

8.2、实验原理

光敏传感器实验的原理是利用光敏二极管（或其他类型的光敏传感器）的光敏特性来检测光照强度的变化，并将其转换为电信号输出。以下是光敏传感器实验的基本原理：

1. 光敏传感器选择：选择适合实验需求的光敏传感器，如光敏二极管、光敏电阻等。根据实验要求和预期的光强范围选择合适的传感器。

2. 传感器连接：将光敏传感器连接到适当的电路中。通常，光敏传感器需要与电源和负载电阻相连接。光敏传感器的输出端可以连接到微控制器、模数转换器（ADC）或其他电子设备，用于读取和处理光强信号。

3. 光照实验：将光敏传感器放置在待测的光源附近，观察传感器输出信号随着光照强度的变化而变化。可以尝试不同光照条件下的实验，比如改变光源的亮度或距离，以及改变光源的颜色。

4. 数据采集与分析：利用连接的微控制器或ADC等设备采集传感器输出的电信号，并进行分析处理。可以将光照强度与传感器输出信号之间的关系绘制成曲线或图表，以便更直观地理解传感器的响应特性。

5. 实验验证与应用：根据实验结果对光敏传感器的性能进行验证，并根据实验需求进行进一步的应用。例如，可以将光敏传感器用于制作光控开关、光敏电压表、光强监测系统等。

通过光敏传感器实验，可以深入了解光敏传感器的工作原理、特性和应用场景，为光电转换和光控系统的设计提供实验基础和参考。

8.3、实验简要

8.4、编程实战：光敏传感器实验

adc3.c

#include \"./BSP/ADC/adc3.h\"ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;/* ADC单通道初始化函数 */void adc3_init(void){ ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf; // 设置ADC句柄实例 g_adc_handle.Instance = ADC3; // 设置数据对齐方式为右对齐 g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 禁用扫描模式 g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; // 禁用连续转换模式 g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 设置转换通道数量为1 g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1; // 禁用不连续转换模式 g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; // 不启用不连续转换 g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; // 设置外部触发转换模式为软件触发 g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 初始化ADC HAL_ADC_Init(&g_adc_handle); // 执行ADC校准 HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle); // 配置ADC通道 adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_6; // 设置通道为ADC_CHANNEL_6 adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; // 设置通道在规则组中的排位 adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; // 设置采样时间 HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf); // 配置ADC通道}/* ADC MSP初始化函数 */void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){ if(hadc->Instance == ADC3) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; // 使能GPIOF时钟 __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // 使能ADC3时钟 __HAL_RCC_ADC3_CLK_ENABLE(); // 配置GPIOF引脚为模拟输入模式 gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_8; // 设置引脚为GPIO_PIN_8 gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; // 设置引脚模式为模拟输入 HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio_init_struct); // 初始化GPIOF引脚 // 配置ADC时钟 adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; // 设置ADC时钟源 adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; // 设置ADC时钟分频 HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init); // 配置ADC时钟 }}/* 获得ADC转换后的结果函数 */uint32_t adc_get_result(void){ // 启动ADC转换 HAL_ADC_Start(&g_adc_handle); // 等待转换完成 HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10); // 获取转换结果并返回 return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);}/* 读取光敏传感器值 */uint8_t lsens_get_val(void){ uint32_t temp_val; // 获取ADC转换结果 temp_val = adc_get_result(); // 将ADC转换结果除以40（假设这是一个适当的缩放系数），并进行阈值处理 temp_val /= 40; if (temp_val > 100) temp_val = 100; // 阈值处理，确保结果不超过100 // 返回光敏传感器值 return (uint8_t)(100 - temp_val); // 返回取反后的结果}

adc3.h

#ifndef __ADC_H#define __ADC_H#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"void adc3_init(void);/* ADC单通道初始化函数 */uint32_t adc_get_result(void);/* 获得ADC转换后的结果函数 */uint8_t lsens_get_val(void);/* 读取光敏传感器值 */#endif

main.c

#include \"./SYSTEM/sys/sys.h\"#include \"./SYSTEM/usart/usart.h\"#include \"./SYSTEM/delay/delay.h\"#include \"./USMART/usmart.h\"#include \"./BSP/LED/led.h\"#include \"./BSP/LCD/lcd.h\"#include \"./BSP/ADC/adc3.h\"int main(void){ short adcx; HAL_Init();  /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init();  /* 初始化LED */ lcd_init();  /* 初始化LCD */ adc3_init(); /* 初始化ADC3 */ lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, \"STM32\", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, \"LSENS TEST\", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, \"ATOM@ALIENTEK\", RED); lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, \"LSENS_VAL:\", BLUE); while (1) { adcx = lsens_get_val(); lcd_show_xnum(30 + 10 * 8, 110, adcx, 3, 16, 0, BLUE); /* 显示ADC的值 */ LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁,提示程序运行 */ delay_ms(250); }}

九、总结

宜昌