【STM32】ADC|多通道ADC采集

news2025/5/14 13:27:38

本次实现的是ADC实现数字信号与模拟信号的转化，数字信号时不连续的，模拟信号是连续的。

1.ADC转化的原理

模拟-数字转换技术使用的是逐次逼近法，使用二分比较的方法来确定电压值
在这里插入图片描述
当单片机对应的参考电压为3.3v时，0~ 3.3v(模拟信号)对应0~4095（数字信号），假如我们知道一个数字信号的值为x,那么他对应的模拟信号
x/4095=y/3.3
y就是x对应的模拟信号
假如要确定0.8v对应的数字信号的值
在这里插入图片描述
他会将0.8v电压保存在电容中，然后先和3.3v的一半对应的1.65v(2048)做比较，如果小于1.65v的话，12位最高位就是0，因为1000 0000 0000 对应的就是2048

在这里插入图片描述
接着就是和1.65的一半比较，0.825v(1024)>0.8v,所以12位中倒数第二高位就是0，因为0.825（1024）对应二进制就是0100 0000 0000

接着0.8v和0.825的一半比较->0.4125v(512),0.8v>0.4125v,所以第三位为1，因为512对应的二进制为0010 00000000
在这里插入图片描述
按这个方法依次确定0.8v对应的12位的二进制数，然后这个二进制对应的十进制就是0.8v对应的数字信号的值
所以对应的过程是1.启动ADC 2.采样&转换 3.获取&计算，针对STM32F103C8T6芯片有10个外部通道，和两个内部通道（内部温度传感器，内部参考电压）进行ADC的转化，ADC1和ADC2,两个转化结构，每个转化结构都有一个注入组和一个规则组，我们现在只讲讲规则组，我们要对一个通道的电压值进行采集的时候，我们需要将这个通道注册进这个通道中，当启动ADC，然后采样转化的电压值就会放在规则通道数据寄存器（12位二进制值）中，等待获取

2.实操

在这里插入图片描述
单片机有一个电位器，通过旋转电位器，使得PA5的输出电压发送变化，我们将其输出到串口上去

对应的PA5刚好是ADC1的通道5

  char message[50]="";
  float v=0.0;
  int value=0;
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  { 
	  HAL_ADC_Start(&hadc1);//开启ADC1
	  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,HAL_MAX_DELAY);//等待转换
	  value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//从寄存器中获取电压值
	  v=(value/4095.0)*3.3;//转模拟信号
	  sprintf(message,"v:%.2f,value:%d",v,value);
	  HAL_UART_Transmit(&huart2,message,strlen(message),HAL_MAX_DELAY);
	  HAL_Delay(500);
   /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

在这里插入图片描述
但是发现一个问题，就是电位器扭到头

最大为3.25v,达不到3.3v,这是因为手册里面说

  char message[50]="";
  float v=0.0;
  int value=0;
  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);//校准
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  HAL_ADC_Start(&hadc1);//开启ADC1
	  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,HAL_MAX_DELAY);//等待转换
	  value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//从寄存器中获取电压值
	  v=(value/4095.0)*3.3;//转模拟信号
	  sprintf(message,"v:%.2f,value:%d",v,value);
	  HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)message,strlen(message),HAL_MAX_DELAY);
	  HAL_Delay(500);




    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

在这里插入图片描述
其实还有一种是循环转换，只需要开启一次ADC即可

  char message[50]="";
  float v=0.0;
  int value=0;
  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);//校准
  HAL_ADC_Start(&hadc1);//开启ADC1
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,HAL_MAX_DELAY);//等待转换
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	
	  value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//从寄存器中获取电压值
	  v=(value/4095.0)*3.3;//转模拟信号
	  sprintf(message,"v:%.2f,value:%d",v,value);
	  HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)message,strlen(message),HAL_MAX_DELAY);
	  HAL_Delay(500);




    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

3.ADC多路采集

在前面说过，如果要获取对应通道的电压值，就需要将这个通道注册进规则组中，然后数据准备就绪， HAL_ADC_PollForConversion函数不断的检测ADC状态寄存器中转换结束标志位（EOC）是否为1，如果是，转换完成，将转换的值放入规则通道数据寄存器中，然后调用HAL_ADC_GetValue读取规则通道数据寄存器，然后对应的ADC状态寄存器中的转换结束标志位置0.
在多采集中需要将多个通道打开实现转换，会按照规则组注册顺序，依次将对应通道的电压值放入规则通道数据寄存器，然后写到内存中。
我们可以使用DMA来对规则通道数据寄存器的值搬运到内存，当搬运完成，就会触发DMA完成中断，进行处理转换后的值
本次实现热敏电阻，电位器，单片机内部温度，内部参考电压的ADC转换，并通过串口将其发送
在这里插入图片描述

PA4,PA5 ADC在ADC1的通道4，通道5上，以及内部温度通道，内部参考电压通道

注意将四个通道的多久采集值调到四个通道转换最大值，确保数据都已经被转换

uint16_t data[4];
char message[50]="";
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{

  if(hadc==&hadc1)
  {
	  sprintf(message,"%d %d %d %d",data[0],data[1],data[2],data[3]);
      HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)message,sizeof(message),HAL_MAX_DELAY);

  }

}
int main(void)
{

  HAL_Init();



 

  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);//校准

  while (1)
  {

	  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t*)data,4);//开启ADC,DMA完成搬运调用DMA完成中断中断，在中断中发送转换值到串口
	  HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

在这里插入图片描述
依次是电位器，热敏电阻，内部温度，内部参考电压未转化为模拟电压
除此之外我们可以使用循环转换，和DMA的循环搬运就可以实现开启一次ADC就可以一直将转换后的四个值发送到串口，因为会一直转换，不用知道什么时候转换完成，我们将发送到串口放到while中
在这里插入图片描述

uint16_t data[4];
char message[50]="";

int main(void)
{

  HAL_Init();



 

  HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);//校准
 HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t*)data,4);//开启ADC,DMA完成搬运调用DMA完成中断中断，在中断中发送转换值到串口
  while (1)
  {

	  
	  sprintf(message,"%d %d %d %d",data[0],data[1],data[2],data[3]);
      HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)message,sizeof(message),HAL_MAX_DELAY);
	  HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}