STM32之ADC實例（基於DMA方式）

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ADC簡介：

    ADC（Analog-to-Digital Converter，模/ 數轉換器）。也就是將模擬信號轉換爲數字信號進行處理，在存儲或傳輸時，模數轉換器幾乎必不可少。

   STM32在片上集成的ADC外設很是強大，我使用的奮鬥開發板是STM32F103VET6,屬於加強型的CPU,它有18個通道，可測量16個外部和2個內部信號源。各通道的A/D轉換能夠單次，連續，掃描或間斷模式執行，ADC的結果能夠左對齊或右對齊方式存儲在16位數據寄存器中。

ADC工做過程分析：

   咱們以ADC規則通道轉換過程來分析，如上圖，全部的器件都是圍繞中間的模擬至數字轉換器部分展開的。它的左端VREF+,VREF- 等ADC參考電壓，ADCx_IN0 ~ ADCx_IN15爲ADC的輸入信號通道，即某些GPIO引腳。輸入信號通過這些通道被送到ADC器件，ADC器件須要收到觸發信號纔開始進行轉換，如EXTI外部觸發，定時器觸發，也可使用軟件觸發。ADC部件接受到觸發信號後，在ADCCLK時鐘的驅動下對輸入通道的信號進行採樣，並進行模數轉換，其中ADCCLK是來自ADC預分頻器。

    ADC部件轉換後的數值被保存到一個16位的規則通道數據寄存器（或注入通道數據寄存器）中，咱們能夠經過CPU指令或DMA把它讀到內存（變量），模數轉換以後，能夠出發DMA請求或者觸發ADC轉換結束事件，若是配置了模擬看門狗，而且採集的電壓大於閾值，會觸發看門狗中斷。

   其實對於ADC採樣，軟件編程主要就是ADC的配置，固然我是基於DMA方式的，因此DMA的配置也是關鍵！話很少說看代碼!

主函數：main.c

1. #include "printf.h"
2. #include "adc.h"
3. #include "stm32f10x.h"
4.  
5. extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue;
6. float ADC_ConvertedValueLocal;
7. void Delay(__IO uint32_t nCount)
8. {
9. for(;nCount !=0;nCount--);
10. }
11. int main(void)
12. {
13. printf_init();
14. adc_init();
15. printf("******This is a ADC test******\n");
16.  
17. while(1)
18. {
19. ADC_ConvertedValueLocal =( float) ADC_ConvertedValue/4096*3.3;
20. printf("The current AD value =0x%04X\n",ADC_ConvertedValue);
21. printf("The current AD value =%f V\n",ADC_ConvertedValueLocal);
22.  
23. Delay( 0xffffee);
24. }
25. return 0;
26. }

注意ADC_ConvertedValueLocal保存了由轉換值計算出來的電壓值，計算公式是：實際電壓值=ADC轉換值 x LSB ，這裏因爲個人板子VREF+接的參考電壓爲3.3V,因此LSB=3.3/4096，STM32的ADC的精度爲12位。

ADC與DMA配置：adc.c

1. #include "adc.h"
2. volatile uint16_t ADC_ConvertedValue;
3. void adc_init()
4. {
5. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
6. ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
7. DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
8.  
9. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
10. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
11.  
12. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
13. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;
14. GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
15. DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
16. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //ADC地址
17. DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = ( uint32_t)&ADC_ConvertedValue; //內存地址
18. DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //方向(從外設到內存)
19. DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; //傳輸內容的大小
20. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外設地址固定
21. DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //內存地址固定
22. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize =
23. DMA_PeripheralDataSize_HalfWord ; //外設數據單位
24. DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize =
25. DMA_MemoryDataSize_HalfWord ; //內存數據單位
26. DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular ; //DMA模式：循環傳輸
27. DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High ; //優先級：高
28. DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //禁止內存到內存的傳輸
29.  
30. DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); //配置DMA1的4通道
31. DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);
32.  
33. ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //獨立ADC模式
34. ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //禁止掃描方式
35. ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //開啓連續轉換模式
36. ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //不使用外部觸發轉換
37. ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //採集數據右對齊
38. ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //要轉換的通道數目
39. ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
40.  
41. RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8); //配置ADC時鐘，爲PCLK2的8分頻，即9Hz
42. ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//配置ADC1通道11爲55.5個採樣週期
43.  
44. ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);
45. ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
46.  
47. ADC_ResetCalibration(ADC1); //復位校準寄存器
48. while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待校準寄存器復位完成
49.  
50. ADC_StartCalibration(ADC1); //ADC校準
51. while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//等待校準完成
52.  
53. ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //因爲沒有采用外部觸發，因此使用軟件觸發ADC轉換
54. }

ADC配置仍是比較簡單的，畢竟只配置了單通道，仍是分析一下吧!這裏我是把ADC1的通道11使用的GPIO引腳PC1配置成模擬輸入模式,在做爲ADC的輸入時，必須使用模擬輸入。對於ADC通道，每一個ADC通道對應一個GPIO引腳端口，GPIO的引腳在設爲模擬輸入模式後可用於模擬電壓的輸入。STM32F103VET6有三個ADC,這三個ADC公用16個外部通道。
DMA的總體配置爲：使用DMA1的通道1，數據從ADC外設的數據寄存器（ADC1_DR_Address）轉移到內存（ADC_ConvertedValue變量），內存外設地址都固定，每次傳輸的大小爲半字（16位），使用DMA循環傳輸模式。

DMA傳輸的外設地址，也就是ADC1的地址爲0x40012400+0x4c,這個地址可查STM32 datasheet得到，如圖;

要特別注意ADC轉換時間配置，因爲ADC時鐘頻率越高，轉換速度越快，那是否是就把ADC的時鐘頻率設的越大越好呢?其實否則，根據ADC時鐘圖可知，ADC時鐘有上限值，即不能超過14MHz,如圖：

這裏ADC預分頻器的輸入爲高速外設時鐘（PCLK2）,使用RCC_ADCCLKConfig()庫函數來設置ADC預分頻的分頻值，PCLK2經常使用時鐘爲72MHz,而ADCCLK必須小於14MHz,因此這裏ADCCLK爲PCLK2的6分頻，即12MHz,而個人程序中只是隨便設爲8分頻，9MHz,若但願ADC以最高頻率14MHz運行，能夠把PCLK2設置爲56MHz,而後再4分頻獲得ACCLK。

ADC的轉換時間不只與ADC的時鐘有關，還與採樣週期有關。每一個ADC通道能夠設置爲不一樣的採樣週期。STM32的ADC採樣時間計算公式爲：

  T=採樣週期+12.5個週期

公式中的採樣週期就是函數中配置的 ADC_SampleTime，然後邊加上的12.5個週期爲固定值，則ADC1通道11的轉換時間爲T=(55.5+12.5) x 1/9=7.56us。

補充：在adc.c文件中定義了ADC_ConvertedValue變量，要注意這個變量是由關鍵字volatile修飾的，volatile的做用是讓編譯器不要去優化這個變量，這樣每次用到這個變量時都要回到相應變量的內存中去取值，而若是不使用volatile進行修飾的話，ADC_ConvertedValue變量在被訪問的時候可能會直接從CPU的寄存器中取出（由於以前該變量被訪問過，也就是說以前就從內存中取出ADC_ConvertedValue的值保存到某個CPU寄存器中），之因此直接從寄存器中去取值而不去內存中取值，這是編譯器優化代碼的結果（訪問CPU寄存器比訪問內存快得多）。這裏的CPU寄存器指R0,R1等CPU通用寄存器，用於CPU運算及暫存數據，不是指外設中的寄存器。

         由於ADC_ConvertedValue這個變量值隨時都會被DMA控制器改變的，因此用volatile來修飾它，確保每次讀取到的都是實時ADC轉換值。

adc.h:

1. #ifndef _adc_H
2. #define _adc_H
3. #include "stm32f10x.h"
4. #include "stm32f10x_dma.h"
5. #include "stm32f10x_adc.h"
6. #define ADC1_DR_Address ((uint32_t)0x4001244c);
7.  
8. void adc_init(void);
9.  
10. #endif

效果圖：

因爲個人開發板沒有滑動變阻器，因此我就將電壓的輸入端接入通用IO口的3V引腳。如圖：