STM32G4之ADC

前言

一、ADC原理

STM32G431内部集成2个有最高12位ADC（ADC1、ADC2），它们是逐次逼近型模数转换器

ADC功能结构图

主要特性：
1.可配置的转换精度：6位，8位，10位，12位

若精度为12位 ： 3.3/ 2¹²=3.3/4096 ，一个单位对应这多的电压值

2.转换电压范围： 0 ~ VREF+（一般接到3.3V电源，不能超过STM32芯片电源电压）

3.19个转换通道：16个外部通道（IO引脚） + 3个内部通道（温度传感器、内部电压参考、电池供电监测）

4.采样时间可配置

5.扫描方向可配置

6.多种转换模式：单次，连续

7.数据存放对齐方式可配置：左对齐，右对齐（ADC的结果存储在一个左对齐或右对齐的 16 位数据寄存器中）

8.启动转换方式可配置：软件触发，硬件触发

9.可设置上下门限的模拟看门狗

10.DMA功能

11.在转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断

通道和转换顺序
规则通道：规规矩矩按照顺序来转换，平时用到的就是这类通道.

ADC_SQR1控制转换的顺序和数量（L[3:0])

注入通道： 注入可以理解为插队。它是一种在规则通道转换的时候强行插入要转换的一种。这点和中断有点像，当规则通道转换中，有注入通道插队，那么得先转换注入通道的，然后才倒回来转换规则通道

每个通道都有相应的触发电路，注入通道的触发电路为注入组，规则通道的触发电路为规则组

使用控制寄存器启动时，为ADON位写1开始转换，写0停止转换。
使用外部事件来触发转换，这个触发包括内部定时器触发和外部IO触发。

触发源的选择由ADC_CFGR的EXTSEL[3:0]和ADC_JSQR的JEXTSEL[3:0]位来控制，EXTSEL[3:0]用于规则通道的触发源，
JEXTSEL[3:0]用于选择注入通道的触发源。选择好触发源后，控制EXTTRIG和JEXTTRIG这两位来激活触发源

转换时序图： ADC在开始精确转换之前需要一段稳定时间tSTAB。ADC开始转换并经过15个时钟周期后**，EOC标志置1，转换结果存放在16位ADC数据寄存器中。**

ADC必须在时钟ADC_CLK的控制下才能进行A/D转换，ADC_CLK的值是由时钟控制器控制, 可以选择同步时钟也可以选择异步时钟线。时钟控制器为ADC时钟提供了一个专用的可编程预分频器，默认的分频值为2

采样时间和转换时间：由ADC_SMPR1和ADC_SMPR2的SMP[2:0]设置，每个通道可以设置不同的时间采样，采样的周期最小是3个周期(1/ADC_CLK)，TCONV=采样时间+12周期

当ADC_CLK=30Mhz，ADC为3的周期，那么，总的转换时间为：TCONCV = 3+12 = 15个周期（0.5us)

当数据转换完成，数据将会以对齐方式(左/右）存入相应的寄存器
每个通道也有相应的转换结果寄存器，分别称为规则通道数据寄存器和注入通道数据寄存器

但是，规则通道数据寄存器只有一组，所以存储进去，CPU必须马上读取，一般使用DMA处理；

通常，对于多个规则通道的转换，每次转换完一个数据，需要发出中断请求，CPU读取信息，但是如果转换数据量特别的时候，给CPU带来负担，有可能还没读走就转换了新的数据。

在使能DMA模式的情况下，每完成规则通道组中的一个通道转换后，都会生成一个DMA请求。这样便可将转换的数据从ADC_DR寄存器传输到用软件选择的目标位置。摆脱对CPU的依赖。

注入通道数据寄存器可以存4组数据，最后一次读取。

模拟看门狗：用于监控高低电压阈值，可作用于一个、多个或全部转换通道，当检测到的电压低于或高于设定电压阈值时，可以产生中断

如果ADC转换的模拟电压低于阈值下限或高于阈值上限，则AWD模拟看门狗状态位会置1。

可以使用ADC_IER寄存器中的AWDIE位使能中断

有4种情况可以产生中断，即规则组转换结束、注入组转换结束和模拟看门狗事件与溢出事件。ADC1和ADC2的中断映射在同一个中断向量上

二、ADC工作模式

1.单次转换模式

在单次转换模式下，ADC执行一次转换。ADC_CFGRD的CCONT位为0时，可通过以下方式启动此模式：

将ADC_CR寄存器中的ADSTART位置1（仅适用于规则通道）
将JADSTART位置1（适用于注入通道）
外部触发（适用于规则通道或注入通道）

完成所选通道的转换之后：
如果转换了规则通道：

转换数据存储在16位ADC_DR寄存器中
EOC（转换结束）标志置1
EOCIE位置1时将产生中断

如果转换了注入通道：

转换数据存储在16位ADC_JDRy寄存器中
JEOC（注入转换结束）标志置1
JEOCIE 位置1时将产生中断

然后，ADC停止。

2.不连续采样模式

触发一次，n个连续转换，按照规则通道顺序

n=3，要转换的通道=0、1、2、3、6、7、9、10(L[3:0]=8)
第1次触发：转换序列0、1、2
第2次触发：转换序列3、6、7
第3次触发：转换序列9、10并生成EOC事件
第4次触发：转换序列0、1、2
…

3.常规扫描模式（连续采样）

连续转换模式下，ADC结束一个转换后立即启动一个新的转换。ADC_CFGRD的CONT位为1时，可通过外部触发或将ADC_CR寄存器中的ADC_DR位置1来启动此模式（仅适用于规则通道）。

每次转换之后，如果转换了规则通道组：

上次转换的数据存储在16位ADC_DR寄存器中
EOC（转换结束）标志置1
EOCIE位置1时将产生中断

注意：无法连续转换注入通道。连续模式下唯一的例外情况是，注入通道配置为在规则通道之后自动转换（使用JAUTO位）。

4.注入转换扫描模式

触发注入：在规则通道组转换期间出现外部注入，则当前的转换会复位，并且注入通道序列会切换为单次扫描模式。然后，规则通道组的规则转换会从上次中断的规则转换处恢复。

如果在注入转换期间出现规则事件，注入转换不会中断，但在注入序列结束时会执行规则序列。

自动注入：注入组中的通道会在规则组通道之后自动转换。这可用于转换最多由20个转换构成的序列

5.多重ADC同时模式

一次触发，多个ADC同时转换通道数据

在具有两个或更多ADC的器件中，可使用双重（具有两个ADC）和三重（具有三个ADC）ADC模式。多重ADC模式主要解决的问题是：在保证高精度下，提高采样率。

6.多重ADC交替模式

两个或者三个ADC交替对一个通道采样

7.多重ADC交替触发模式

双重ADC模式：
发生第一次触发时，将转换 ADC1 中注入组的所有通道
发生第二次触发时，将转换 ADC2 中注入组的所有通道
以此类推

三、ADC配置(STM32CubeMX)

G4原理图


将PB15，PB12配置成ADC2的IN15，ADC1IN11通道

使能ADC2的通道15

配置ADC的参数

ADC时钟的选择

若没有使用DMA，上面的ADC差不多配置完了

四、部分程序

STM32CubeMX会配置好ADC的初始化，我们只要写ADC的采样函数即可
调用HAL函数即可，HAL_ADC_GetValue()得到返回值。注意,在调用该函数之前一定要初始化adc的句柄。

uint16_t getADC1(void)
{uint16_t adc = 0;HAL_ADC_Start(&hadc1);adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);return adc;
}

总结

提示：这里对文章进行总结：