一、認識ADC兼進一步看懂STM的庫

ADC是多少位的？

12位

ADC有多少個？

1個、2個或多至3個，視不同的器件而不同；每個又有多個通道。

關于通道的名堂：

10.3.3 通道選擇

有16個多路通道。可以把轉換分成兩組：規則的和注入的。在任意多個通道上以任意順序進行的一系列轉換構成成組轉換。例如，可以如下順序完成轉換：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。

● 規則組由多達16個轉換組成。規則通道和它們的轉換順序在ADC_SQRx寄存器中選擇。規則組中轉換的總數寫入ADC_SQR1寄存器的L［3:0］位中。

● 注入組由多達4個轉換組成。注入通道和它們的轉換順序在ADC_JSQR寄存器中選擇。注入組里的轉換總數目必須寫入ADC_JSQR寄存器的L［1:0］位中。

它們有什么區別：

l 不同的組轉換后保存數據的地方不一樣，產生的中斷標志不一樣。

l 在掃描模式下，規則組會有能力把各通道數據通過DMA傳給SRAM，而注入組的數據總是存在在ADC_JDRx中。

還有其他的一些區別，這里暫不一一羅列。

ST為什么這么樣來設計AD轉換，肯定是有理由的，但是我不知道，因此，我也就難以深入地理解AD轉換的各種模式。這也就是說，對于知識的理解，要把它放在其應用背景中去學習才能學得好。因此，其他知識積累得越多，學起來也就越快，這也就是所謂的“功底”問題。某人功底深厚，意味著他見多識廣，遇到的事情多，能夠很快找到處理某件事情的“原型”。當然，也有一些人抽象學習能力極強，就算找不到“原型”，他也能學得很好。基本上，這類人的科學素養更高一些，在工程師、工科類學生中并不多見。

閑話少說，下面來看怎么樣來使用AD轉換器？

以一段源程序為例分別來解讀，同時進一步理解STM32中有關符號的含義，相信以后再讀庫源程序，定能更上一層樓。

為看得清楚一些，以下代碼用一種顏色表示。

/* ADC1 開始準備配置*/

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

/*設置ADC-》CR1的19：16，確定ADC工作模式，一共有10種工作模式

#define ADC_Mode_Independent （（uint32_t）0x00000000） 0000：獨立模式

#define ADC_Mode_RegInjecSimult （（uint32_t）0x00010000） 0001：混合的同步規則+注入同步模式

#define ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig （（uint32_t）0x00020000） 0010：混合的同步規則+交替觸發模式

#define ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl （（uint32_t）0x00030000） 0011：混合同步注入+快速交替模式

#define ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl （（uint32_t）0x00040000） 0100：混合同步注入+慢速交替模式

#define ADC_Mode_InjecSimult （（uint32_t）0x00050000） 0101：注入同步模式

#define ADC_Mode_RegSimult （（uint32_t）0x00060000） 0110：規則同步模式

#define ADC_Mode_FastInterl （（uint32_t）0x00070000） 0111：快速交替模式

#define ADC_Mode_SlowInterl （（uint32_t）0x00080000） 1000：慢速交替模式

#define ADC_Mode_AlterTrig （（uint32_t）0x00090000） 1001：交替觸發模式

*/

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;

/* ADC_ScanConvMode在stm32f10x_adc.h中定義如下：

alState ADC_ScanConvMode;

這個參數用來指定轉換是掃描（多通道模式）還是單個轉換（單通道模式），該參數可以被設置為DISABLE或者ENABLE。

在數據手冊中，SCAN位是這樣描述的：掃描模式

該位由軟件設置和清除，用于開啟或關閉掃描模式。在掃描模式中，由ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器選中的通道被轉換。

0：關閉掃描模式

1：使用掃描模式

注：如果分別設置了EOCIE或JEOCIE位，只在最后一個通道轉換完畢才會產生EOC或JEOC中斷。

這樣，如果一次需要對多個通道進行轉換，這位就必須設置為ENABLE。

*/

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

/* alState ADC_ContinuousConvMode;

這個參數用來指定轉換是連續進行還是單次進行，它可以設置為ENABLE或者DISABLE。

這兩個參數中出現了alState數據類型，那么它是什么呢，順滕摸瓜，可以看到它的的定義如下：

typedef enum {DISABLE = 0， ENABLE = ！DISABLE} alState;

因此，它相當于是一個位變量，我的理解，DISPABLE=0這個沒有問題，ENABLE=！DISABLE是否應該確切的是1？？否則下面的設置就會有問題。

用這兩個符號來對寄存器中的位進行設置的話，還需要提供位置信息，如下面的代碼所示：

tmpreg1 |= （uint32_t）（ADC_InitStruct-》ADC_DataAlign | ADC_InitStruct-》ADC_ExternalTrigConv |

（（uint32_t）ADC_InitStruct-》ADC_ContinuousConvMode 《《 1））;

這個《《1就是位置信息，CONT是CON2寄存器的位1

這樣，我們看STM32的庫又能多看懂一點了。

用于設定CON2的CONT位（位1）：是否連續轉換

該位由軟件設置和清除。如果設置了此位，則轉換將連續進行直到該位被清除。

0：單次轉換模式 1：連續轉換模式

*/

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

/* uint32_t ADC_ExternalTrigConv;

定義如何來觸發AD轉換，一共有8個可選項，以下給出兩個來解釋一下：

#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3 （（uint32_t）0x00040000）

將0x00040000寫成二進制，就是：

0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 0000

對照下面的說明，不難看出，第19：17位是 010，即定時器1的CC3事件觸發。

#define ADC_ExternalTrigConv_None （（uint32_t）0x000E0000）

將0x000E0000寫成二進制，就是：

0000 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000

對照下面的說明，是SWSTART方式，即用軟件標志來啟動轉換。

關于EXTSEL［2：0］的說明：

位19:17 EXTSEL［2:0］：選擇啟動規則通道組轉換的外部事件

這些位選擇用于啟動規則通道組轉換的外部事件

ADC1和ADC2的觸發配置如下

000：定時器1的CC1事件 100：定時器3的TRGO事件

001：定時器1的CC2事件 101：定時器4的CC4事件

010：定時器1的CC3事件 110：EXTI線11/ TIM8_TRGO，

僅大容量產品具有TIM8_TRGO功能

011：定時器2的CC2事件 111：SWSTART

ADC3的觸發配置如下

000：定時器3的CC1事件 100：定時器8的TRGO事件

001：定時器2的CC3事件 101：定時器5的CC1事件

010：定時器1的CC3事件 110：定時器5的CC3事件

011：定時器8的CC1事件 111：SWSTART

*/

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

/*

這個是用來設定數據對齊模式的，有兩種可能：

#define ADC_DataAlign_Right （（uint32_t）0x00000000）

#define ADC_DataAlign_Left （（uint32_t）0x00000800）

找到數據手冊上的相關說明：

位11：ALIGN：數據對齊

該位由軟件設置和清除。

0：右對齊 1：左對齊

*/

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;

/* ADC_NbrOfChannel的定義如下：

uint8_t ADC_NbrOfChannel;

指定有多少個通道會被轉換，它的值可以是1~16，這個數據將會影響到寄存器ADC_SQR1，下面是stm32f10x_adc.c中的相關代碼：

。。。。。。

tmpreg2 |= （uint8_t） （ADC_InitStruct-》ADC_NbrOfChannel - （uint8_t）1）;

tmpreg1 |= （uint32_t）tmpreg2 《《 20;

ADCx-》SQR1 = tmpreg1;

看到mpreg1 |= （uint32_t）tmpreg2 《《 20;中的：20，用上面我們剛理解到的原則，這個值的低位將在ADC_SQR1的20位，而它的值是1～16，從代碼中可以看到這里又減去1，則其設置值為：0~15，即4bit就夠了，那么從20往前數，也就是［23：20］，那么SQR1中這幾位的用途是什么呢？順這條線索我們去找SQR1中的23：20位，看它是怎么用的。

位23:20 L［3:0］：規則通道序列長度

這些位定義了在規則通道轉

0000：1個轉換

0001：2個轉換

……

1111：16個轉換

也就是設置一次進行幾個通道的轉換，看來我們的理解完全正確。

*/

ADC_Init（ADC1， &ADC_InitStructure）;

//通過前面一系列的設置，可以執行ADC_Init函數了。

/* ADC1 規則通道15（Channel15）配置（規則通道見文章開頭）*/

ADC_RegularChannelConfig（ADC1， ADC_Channel_15， 1， ADC_SampleTime_55Cycles5）;

/* 這個函數一共有4個參數，第一個是指定轉換器，根據所采用的器件的不同，可以是ADC1，ADC2，ADC3；第二個參數是指定通道號；第三個參數是指定該通道在轉換序列中第幾個開始轉換，第四個參數是指定轉換時間

第一、二個參數不難理解，這里就不再多說了，看一看第三個參數。

先看一看這個函數的內容，它在stm32f10x_adc.c中，這是STM庫提供的一個函數：

void ADC_RegularChannelConfig（ADC_TypeDef* ADCx， uint8_t ADC_Channel， uint8_t Rank， uint8_t ADC_SampleTime）

{ 。。。。。。前面的不寫了

/* For Rank 1 to 6 */

if （Rank 《 7） //這個Rand就是第三個參數

{

/* Get the old register value */

tmpreg1 = ADCx-》SQR3;

/* Calculate the mask to clear */

tmpreg2 = SQR3_SQ_Set 《《 （5 * （Rank - 1））;

SQR3的值如下：

//#define SQR3_SQ_Set （（uint32_t）0x0000001F）

之所以用5去乘，看下圖中的表格：ADC_SQ3中SQ1~SQ6每個都是占5位。

這下理解了：如果這個Rank是1，那么tmpreg2這個變量第［4：0］這5位將會是11111（即SQR3_SQ_Set的初始值：0x0000001f），如果Rank是2，那么tmpreg2這個變量的第［9：5］將會是11111，即tmpreg2將等于：0x00001f00，依此類推。

/* Clear the old SQx bits for the selected rank */

tmpreg1 &= ~tmpreg2;

/* tmpreg2取反再與，即清掉tmpreg1中相應的5位*/

tmpreg2 = （uint32_t）ADC_Channel 《《 （5 * （Rank - 1））;

/*這次tmpreg2取的是通道值了，然后同相根據Rank的值左移5、10或更多位 */

tmpreg1 |= tmpreg2;

/* Store the new register value */

ADCx-》SQR3 = tmpreg1;

}

*/

第四個參數是采樣時間設定，代碼如下：

tmpreg2 = （uint32_t）ADC_SampleTime 《《 （3 * ADC_Channel）;

/* 設定新的采樣時間，這里為什么用3，理由和上面的5一樣，看下圖。*/

tmpreg1 |= tmpreg2;

/* Store the new register value */

ADCx-》SMPR2 = tmpreg1;

/* Enable ADC1 DMA */

ADC_DMACmd（ADC1， ENABLE）;

/* Enable ADC1 */

ADC_Cmd（ADC1， ENABLE）;

至此一次ADC轉換配置完畢。很麻煩。。。。。。也許功能強大的副產品就是麻煩吧，沒有辦法。

二、使用內置溫度傳感器測量溫度

學習使用ADC多通道轉換方式，驗證溫度測量的準確性，為以后的工程實踐打好基礎。

（1） ADC的單次與連續轉換

ADC轉換可以在一次轉換后停止，然后再次觸發后進行下一次轉換；也可以是持續不斷地轉換下去。這個是通過設定ADC_CR2的CONT位來確定。

而在ST提供的庫里面，是這樣來設定的：

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

（2） ADC的掃描模式

ADC的掃描模式是用來掃描一組選定的通道的，它們將會被依次轉換。這個在上一份筆記中已說明過。

那么連續轉換和掃描轉換之間又是什么關系呢？字面上理解，似乎它們都是持續不斷地轉換啊。

答案是：連續轉換的層次比掃描更高，它管著掃描呢。也就是說，對連續轉換來說，它所謂的“一次轉換”可并不是指的一個通道的轉換結束，而是指的“一組”轉換結束，當然，這個“一組”有可能只有一個通道而已。再說得明確一些：當ADC掃描一次結束以后，如果CONT位是“1”（設定為連續轉換方式），那么將繼續下一輪的轉換。

（3） EOC什么時候產生？

我的理解應該是每個通道（Channel）轉換結束時都會發生。但這里有些問題（見下圖）：

上面的說明中：該位由硬件在（規則或注入）通道組換結束時設置…其中有個“組”字，字面的理解似乎應該是指一次轉換組的所有通道都結束后才置1？但如果是這樣，那么又如何進行數據的傳遞呢？要知道，對于ADC1來說，它的多個通道只有一個用于數據何存的寄存器：ADC1-》DR啊。

而這個問題在其他兩個地方也沒有說得清楚（見下圖）：

我們前面討論了說連續轉換是針對一組轉換而言的，所以這里所謂的：每個轉換后EOC標志被設置，究竟是一組轉換結束后呢還是一個通道結束后呢？不明確。

而在掃描模式是這么說的（見下圖）：

這里僅說到：如果設置了DMA位，在每次EOC后…，而并沒有說到什么時候會有EOC產生？是所有掃描結束還是每個通道轉換結束？

而關于SCAN位又有這樣的說明（見下圖）：

注意最后的注：如果分別設置了EOCIE或JEOCIE位，只在最后一個通道轉換完畢才會產生EOC或者JEOC中斷。

對這一行話的理解同樣會有歧義：究竟是只在最后一個通道轉換完畢才產生EOC或者JEOC呢，還是每個通道轉換時都產生EOC或者JEOC，但是僅在最后一個通道轉換完畢時的EOC/JEOC才會引發中斷？

手冊上說得清楚，手冊不保證正確，有問題可以找英文原版……可憐我，如果漢語語法也搞不清楚，那么英語語法豈非更頭大？看來非得進修個英文六級再來學啦。

還好，我們還能做實驗驗證。經驗證，我認為應該是每次通道轉換時都有EOC產生，并且這個EOC可以觸發DMA事件。但是畢意自己驗證的不能保證一定理解正確，所以啰啰嘍嘍寫了這么多。

（4）為了要使用內置的溫度傳感器，得要先打開溫度傳感器（同時也打開了內部REF測量通道），數據手冊上說是設置ADC-》CR2中的TSRVEFF位。這個位當然可以寫個代碼自行設置，不過我們現在是用庫編程，那就遵守紀律，找到相應的庫函數吧。

打開stm32f10x_adc.c，用盡一切手段找，在這里（見下圖）：

根據上次的解讀，我們已知alState相當于是一個“位”變量，它只能取Enable和Disable兩個值之一。

所以，main.c中加入這樣一行：

ADC_TempSensorVrefintCmd（ENABLE）; //開啟溫度傳感器及Vref通道

（5）選定待轉換組中的通道，并設定轉換順序，轉換時間

ADC_RegularChannelConfig（ADC1， ADC_Channel_16， 2， ADC_SampleTime_239Cycles5）;

/* 設置ADC1的Channel15通道在轉換序列中第 2 個進行轉換，轉換時間設定為239.5個周期

*/

這一段中的第一個參數是指定由ADC1轉換器轉換，因為溫度傳感器接在這個轉換器的第16通道上，第二個參數顯然就是選定第16通道了，而第三個參數2是說這個通道第二個轉換；第四個參數是設定采樣時間。

說到采樣時間，又要多說幾句了。

ADC1轉換器的時鐘是ADCCLK，這個時鐘是由APB2時鐘經過分頻器而得到的，由于代碼中沒有對預分頻器進行設置，所以用默認值2分頻，所以ADCCLK的時鐘是36M。

對于溫度傳感器的使用，數據手冊中這么樣寫（見下圖）：

看第2條，即要求采樣時間大于2.2us，那么我們只能取最大的采樣周期239.5了。因為再低一檔的就是71.5個周期，這是無法滿足要求的。

但是說到這里，又出來問題了，就在緊挨著這段話的上面有這么一段（見下圖）：

也就是它要求采樣時間是17.1us，這這豈不是明顯不相符？

先標志于此，稍后查資料或做實驗來驗證。

（6）設置DMA通道，將轉換得到的數據保存到SRAM中去。

vu16 ADCConvertedValue［2］; //定義一個2個字的數組，用來保存數據

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = （u32）&ADCConvertedValue［0］;

//設定SRAM中的起始地址

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2; //2個字節

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;

//使用內存地址自增模式

……

其他的不多寫了。這樣，2個通道的測試數據分別被保存到ADCConvertedValue［0］和ADCConvertedValue［1］中去了，只要讀出這兩個單元中的值，就可以分別得到PC5（ADC_Channel15）上外接電位器的分壓值和內部溫度傳感器的值了。

（7）第17通道Refint

在片內有一個片內基準，連接到ADC1的Channel17上，開始我以為，可以利用這個通道來做校準工作，但是看一看數據手冊，我知道沒戲了。

居然從1.16變到了1.24V。

而我實測的結果更令我嘆息，開空調吹一下板子，實測的數值是1470，其時溫度大概是在25度左右，空調一停，幾度的變化，結果變成了1475，再試，我拿著板子對著空調出風口一陣吹，數值變到了1465.（其時溫度值為從1700變到1753）雖然基準電壓值的變化遠沒有溫度值變化大，可…。一個是基準，一個是傳感器啊。看來，非得用外部基準不可了。我的板子上VREF并沒有用基準源，是通過一個簡單的濾波電路接到VCC上的，這個基本上還算穩定，說明那個低壓差穩壓集成電路AMS1117的溫度特性還是不錯的。

最后，報告一下測試結果

（1） 室溫下讀到的溫度傳感器的輸出為1700。

要將其轉換成溫度，還要找張表：（見下圖）

由于該表都是用電壓來表示的，所以要將1700轉換成電壓值。

（1686/4096）*3.3=1.3583

那么溫度就是：

T=（1.43-1.3583）/4.3*1000）+25

=14.03+25

=39度

（2）拿電吹風來，一陣吹，讀數變為1550

電壓值：（1550/4096）*3.3=1.2488V

再次計算：

T=（1.42-1.2488）/4.3*1000+25

=42.1+25

=67.1度

（3）開空調吹，讀數變為1730，這個就不計算了，但是可以肯定數值變化趨勢是對的了。

從第一個39這個值來看，測溫的大體范圍是對的，因為我在室內，估計當時的溫度可能會有33~34度左右，這個39差了很多，原因：（1）V25和Avg_Slope都是取的中間值，這個未必對；（2）測量值和電壓沒有精確對照測量，估計誤差也比較大。（3）是否與采樣時間有關系？這個還要驗證。

因此，如果某個應用中只是單獨測溫的話，這兩點都要注意，要在生產后有個修正的表格，否則誤差會比較大。