STM32CubeMX系列教程7:模数转换(ADC)
本章通过两个例程介绍STM32的模数转换器（ADC），第一个通过ADC采集内部温度传感器通道电压，然后得出MCU内部温度。第二个通过DMA的方式采集两个ADC通道电压。
1.ADC
本章程序在串口printf工程的基础上修改，复制串口printf的工程，修改文件夹名。击STM32F746I.ioc打开STM32cubeMX的工程文件重新配置。ADC1外设选择温度传感器通道。
生成报告以及代码，编译程序。在adc.c文件中可以看到ADC初始化函数。
在stm32f7xx_hal_adc.h头文件中可以找到如下ADC操作函数。和串口一样，ADC也可以通过三种方式控制。
/** @addtogroup ADC_Exported_Functions_Group2
* @{
*/
/* I/O operation functions ******************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop(A DC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_PollForEvent(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t EventType, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);
void HAL_ADC_IRQHandler(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t* pData, uint32_t Length);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc);
uint32_t HAL_ADC_GetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc);
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc);
void HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc);
void HAL_ADC_LevelOutOfWindowCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc);
void HAL_ADC_ErrorCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc);在main()函数前面声明变量保存AD采集的值。
/* USER CODE BEGIN PV */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ uint16_t AD_Value = 0; /* USER CODE END PV */
在main()函数while(1)循环里面添加函数声明变量保存AD采集的值。
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
/*##-1- Start the conversion process #######################################*/
HAL_ADC_Start(&hadc1);
/*##-2- Wait for the end of conversion #####################################*/
/* Before starting a new conversion, you need to check the current state of
the peripheral; if it’s busy you need to wait for the end of current
conversion before starting a new one.
For simplicity reasons, this example is just waiting till the end of the
conversion, but application may perform other tasks while conversion
operation is ongoing. */
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);
/* Check if the continous conversion of regular channel is finished */
if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
{
/*##-3- Get the converted value of regular channel ######################*/
AD_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
printf("MCU Temperature : %.1f¡æ\r\n",((AD_Value*3300/4096-760)/2.5+25));
}
HAL_Delay(1000);
}
/* USER CODE END 3 */HAL_ADC_Start(&hadc1)为启动ADC装换，HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);表示等待转换完成，第二个参数表示超时时间，单位ms.
HAL_ADC_GetState(&hadc1)为换取ADC状态，HAL_ADC_STATE_REG_EOC表示转换完成标志位，转换数据可用。
HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC)就是判断转换完成标志位是否设置。
HAL_ADC_GetValue(&hadc1);读取ADC转换数据，数据为12位。查看数据手册可知，寄存器为16位存储转换数据，数据右对齐，则转换的数据范围为0~2^12-1,即0~4095.
AD_Value*3300/4096为将转换后的数据转化为电压,单位为mV，参考电压为3.3V。查询数据手册可以电压和温度的关系。经过计算公式装换后等到MCU内部温度值。
编译程序并下载到开发板。打开串口调试助手。设置波特率为115200。串口助手上会显示MCU温度。
前面介绍了通过ADC轮询的方式采集单通道的数据。现在介绍一下通过DMA方式采集多通道的数据。
复制串口printf工程的工程，修改文件夹名。点击STM32F746I.ioc打开STM32cubeMX的工程文件重新配置。本实验使用微雪Analog Test Board接到SPI1接口。更具原理图配置PA6,PA7管脚作为ADC1的输入管脚。
ADC1配置：使能扫描转换模式(Scan Conversion Mode),使能连续转换模式(Continuous Conversion Mode),使能DMA连续请求。ADC规则组选择转换通道数为2(Number Of Conversion)。其他为默认设置。
添加DMA设置，设置为连续传输模式，数据长度为字。
生成报告以及代码，编译程序。在adc.c文件中可以看到ADC初始化函数。
在main函数前面添加变量。其中ADC_Value作为转换数据缓存数组，ad1,ad2存储PA6,PA7的电压值。
/* USER CODE BEGIN PV */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ uint32_t ADC_Value[100]; uint8_t i; uint32_t ad1,ad2; /* USER CODE END PV */
在while(1)前面以DMA方式开启ADC装换。HAL_ADC_Start_DMA()函数第二个参数为数据存储起始地址，第三个参数为DMA传输数据的长度。
/* USER CODE BEGIN 2 */ /*##-1- Start the conversion process and enable interrupt ##################*/ HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&ADC_Value, 100); /* USER CODE END 2 */
由于DMA采用了连续传输的模式，ADC采集到的数据会不断传到到存储器中（此处即为数组ADC_Value）。ADC采集的数据从ADC_Value[0]一直存储到ADC_Value[99]，然后采集到的数据又重新存储到ADC_Value[0]，一直到ADC_Value[99]。所以ADC_Value数组里面的数据会不断被刷新。这个过程中是通过DMA控制的，不需要CPU参与。我们只需读取ADC_Value里面的数据即可得到ADC采集到的数据。
其中ADC_Value[0]为通道6(PA6)采集的数据，ADC_Value[1]为通道7(PA7)采集的数据，ADC_Value[2]为通道6采集的数据，如此类推。数组偶数下标的数据为通道6采集数据，数组奇数下标的数据为通道7采集数据。
在while(1)循环中添加应用程序，将采集的数据装换为电压值并输出。
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(500);
for(i = 0,ad1 =0,ad2=0; i < 100;)
{
ad1 += ADC_Value[i++];
ad2 += ADC_Value[i++];
}
ad1 /= 50;
ad2 /= 50;
printf("\r\n******** ADC DMA Example ********\r\n\r\n");
printf(" AD1 value = %1.3fV \r\n", ad1*3.3f/4096);
printf(" AD2 value = %1.3fV \r\n", ad2*3.3f/4096);
}
/* USER CODE END 3 */ 程序中将数组偶数下标数据加起来求平均值，实现均值滤波的功能，再将数据装换为电压值，即为PA6管脚的电压值。同理对数组奇数下标数据处理得到PA7管脚的电压值。
编译程序并下载到开发板。打开串口调试助手。设置波特率为115200。串口助手上会显示采集到的电压值，旋转Analog Test Board上电位器，输出的电压值会改变。
