STM32-ADC单通道采集实验

实验要求：通过ADC1通道（PA1）采集电位器的电压，并显示ADC转换的数字量及换算后的电压值。

首先要确定最小刻度。

Vref=3.3V，所以输入电压有效范围在0V<=Vin<=3.3V，推导出最小刻度为 3.3V / 2^12（12位ADC）。

再确定转换时间。采样时间239.5个ADC时钟周期为例，可以得到转换时间为21us。

因为使用的是单通道，所以不使用扫描模式。因为未使用到DMA，所以使用单词扫描模式。

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接下来介绍相关的HAL库函数：

1. HAL_ADC_Init()：配置ADC工作参数；

2. HAL_ADCEx_Calibration_Start(): ADC校准；

3. HAL_ADC_MspInit(): 存放NVIC、CLOCK、GPIO初始化代码；

4.HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(): 设置扩展外设时钟，如：ADC、RTC等；

5. HAL_ADC_ConfigChannel(): 配置ADC相应通道的相关参数；

6. HAL_ADC_Start(): 启动A/D转换；

7. HAL_ADC_PollFortConversion(): 等待规则通道转换完成；

8. HAL_ADC_GetValue(): 获取规则通道通道A/D转换结果；

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接下来介绍关键结构体：

1、ADC_HandleTypeDef g_adc_handle.Instance: ADC寄存器基地址；

2、g_adc_handle.Init.DataAlign: 数据对齐方式，有左/右对齐，一般选择右对齐；

3、g_adc_handle.Init.ScanConvMode: 扫描模式，此模式用于扫描一组模拟通道。通过ADC_CR1寄存器中的SCAN位置1来选择扫描模式。将此位置1后，ADC会扫描在ADC_SQRx寄存器（对于规则通道〉或ADC_JSQR寄存器（对于注入通道）中选择的所有通道。为组中的每个通道都执行一次转换。每次转换结束后，会自动转换该组中的下一个通道。如果将CONT位置1，规则通道转换不会在组中最后一个所选通道处停止，而是再次从第一个所选通道继续转换。如果将DMA位置1，则在每次规则通道转换之后，均使用直接存储器访问(DMA)控制器将转换自规则通道组的数据（存储在ADC_DR寄存器中）传输到SRAM。

4、g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode: 开启单词转换模式或者连续转换模式。

单次转换模式：在单次转换模式下，ADC执行一次转换。CONT位为О时，可通过以下方式启动此模式；将ADC_CR2寄存器中的SWSTART位置1（仅适用于规则通道），将JSwSTART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_JDR1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。

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连续转换模式：
在连续转换模式下，ADC结束一个转换后立即启动一个新的转换。CONT位为1时，可通过外部触发或将ADC_CR2寄存器中的SWSTRT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，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。

5、g_adc_handle.Init.NbrOfConversion: 设置转换通道数，此实验我们设置为1；

6、g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode：是否使用规则通道组间断模式，一般不用；

7、g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion：配置间断模式的规则通道个数，和上一个参数一起不设置

8、g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv：ADC外部触发源选择，此次实验设置软件触发。

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接下来介绍配置通道参数的结构体：

1、Channel: ADC转换通道；

2、Rank: ADC转换顺序；

3、SamplingTime: ADC采样周期

接下来编写实验代码：

首先编写函数文件adc.c：

#include "./BSP/ADC/adc.h"

ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;

void adc_init(void){

    ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf;

    g_adc_handle.Instance = ADC1;
    g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; //右对齐
    g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; //不扫描
    g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; //单次模式
    g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1; //转换通道数为1，单通道
    g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; //不用间断模式
    g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0; //无间断模式则无间断通道
    g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; //外部软件触发

    HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);
    HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);

    adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_1;
    adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; //转换顺序
    adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SMAPLINGTIME_239CYCLES_5; //设置为最大值

    HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);
}

void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc){

    if(hadc->Instance == ADC1){
        GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
        RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};

        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  //使能ADC时钟
        __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();   //使能GPIO时钟

        gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_1;
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; //模拟模式
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);

        adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; //选择ADC外设时钟设置
        adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6; //选择6分频,72/6=12MHz

        HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init, &g_adc_handle);
    }
}

uint32_t adc_get_result(void){

    HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);
    HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10); //第二个参数比1大就行
    return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);
}

uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times){

    uint32_t temp_val = 0;
    uint8_t t;

    for(t = 0; t < times; t++){
        temp_val += adc_get_result();
        delay_ms(5);
    }

    return temp_val / times;
}

再编写函数头文件adc.h：

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H

extern ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;

void adc_init(void);
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc);
uint32_t adc_get_result(void);
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times);

#endif

最后编写主函数文件:

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"

int main(void){

    uint16_t adcx;
    float temp;

    HAL_Init();
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);
    delay_init(72);
    usart_init(115200);
    led_init();
    lcd_init();
    
    while(1){

        adcx = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 10);
        lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE);

        temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);    //获取带小数的测出电压值
        adcx = temp;                          //把整数部分赋值给adcx（adcx为整型）
        lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE);    //显示整数部分

        temp -= adcx;    //去除整数部分
        temp *= 1000;    //获取保留的3位小数
        lcd_show_xnum(150, 130, temp. 3, 16, 0x80, BLUE); //显示小数部分

        LED0_TOGGLE();
        delay_ms(100);
    }
}

到此实验代码便编写完毕。