ADC模數(shù)轉換器簡介

本文將介紹STM32F407的模數(shù)轉換功能ADC

①ADC的概念及作用

②ADC的性能指標及STM32F4-ADC的特性

③ADC的功能框圖

④ADC的功能框圖的詳細介紹

⑤ADC的工作模式

①ADC的概念及作用

ADC是analog to digtal converter的縮寫，指的是模數(shù)轉換器，模數(shù)轉換器可以將連續(xù)的模擬信號轉換為離散的數(shù)字信號。

ADC的作用：采集傳感器的數(shù)據(jù)、電壓、電流等。

②ADC的性能指標及STM32F4-ADC的特性

ADC的性能指標主要有以下幾個方面：

量程：能測量的電壓范圍；

分辨率：ADC的分辨率常以輸出二進制的位數(shù)表示，位數(shù)越多分辨率越高、相應的轉換時間會越長；

轉換時間：在模擬輸入電壓符合輸入電壓范圍的基礎上，從開始轉換到獲得穩(wěn)定數(shù)字量的時間；

STM32F4-ADC的特性：

3個ADC，每個通道的分辨率可調12、10、8、6位；

每個ADC有16個外部通道，ADC1還有另外的兩個內部ADC源、1個BAT通道；

AD轉換可以以單次、連續(xù)、掃描、間斷的工作模式運行；

ADC具有獨立模式、雙重模式或三重模式；

AD轉換的結果以左對齊或者右對齊的方式存放在16位的數(shù)據(jù)寄存器中；

③ADC的功能框圖

④ADC的功能框圖的詳細介紹

輸入電壓范圍：由VREF+、VREF-、VDDA、VSSA決定，硬件上一般將VREF-、VSSA接在一起，另外兩個接到3.3V的電源上，這樣輸入電壓的范圍就為0-3.3V；若實際測量的電壓不是這個范圍、可以在硬件上用電壓轉換電路轉換到這個范圍；

輸入通道：每個ADC都具有16個外部通道，ADC1相比其他兩個ADC多出3個通道用于測量芯片內部溫度、電壓、以及備用電池的電壓

轉換順序：規(guī)則通道組、可以按照既定的轉換順序依次進行轉換，具體轉換順序在ADC_SQRx寄存器中選擇、總的轉換數(shù)量在ADC_SQR1寄存器中配置；注入通道組、不按照順序來轉換可以插隊轉換；

轉換時間：采樣時間+12個ADC周期，采樣在數(shù)個ADCCLK周期內完成、可使用ADC_SMPR1、ADC_SMPR2寄存器中的SMP[2：0]位修改周期數(shù)從而改變采樣時間；ADC的周期由PCLK2經(jīng)過ADC的預分頻器分頻得到、分頻數(shù)在ADC_CCR寄存器的第16、17位選擇；

數(shù)據(jù)寄存器：ADC的數(shù)據(jù)寄存器只有一個ADC_DR,ADC_DR是一個32位的寄存器、其中只有16個位是有效的、而轉換后的數(shù)據(jù)最多只有12個位，所以轉換后的數(shù)據(jù)可以左對齊或者右對齊存放、具體如何存放可以在ADC_CR2的第11位設置；由于規(guī)則通道組只有一個數(shù)據(jù)寄存器、所以在轉換完成后若不及時取走轉換好的數(shù)據(jù)下一次的轉換結果會將之前的結果覆蓋，為避免數(shù)據(jù)丟失可以使用DMA、后續(xù)將繼續(xù)講解DMA;

中斷：

轉換結束中斷：規(guī)則通道和注入通道的數(shù)據(jù)轉換結束后，都可以產(chǎn)生中斷；

模擬看門狗中斷：當ADC的轉換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值會產(chǎn)生中斷；

溢出中斷：如果發(fā)生DMA傳輸數(shù)據(jù)丟失、會置位ADC_SR的OVR位，如果同時使能了溢出中斷、數(shù)據(jù)轉換結束后會產(chǎn)生一個溢出中斷；

DMA請求：規(guī)則和注入通道轉換結束后，除了產(chǎn)生中斷外、還可以產(chǎn)生DMA請求將轉換好的數(shù)據(jù)直接存儲到內存中去；

觸發(fā)源：軟件觸發(fā)+外部事件觸發(fā)，軟件觸發(fā)、由ADC控制寄存器ADC_CR2的ADON位來控制、為1開始轉換為0停止轉換，外部事件觸發(fā)有內部定時器觸發(fā)和外部IO觸發(fā)、具體選擇哪種觸發(fā)方式可以由ADC_CR2的EXTSEL[2:0]和JEXTSEL[2:0]位來控制

⑤ADC的工作模式

單次轉換模式：ADC僅執(zhí)行一次轉換，CONT位為0時可以通過以下方式啟動此模式：

ADC_CR2寄存器中SWSTART位置1，僅適用于規(guī)則通道；

將JSESTART置1，僅適用于注入通道；

外部觸發(fā)，適用于注入通道、規(guī)則通道；

完成所選通道的轉換之后、數(shù)據(jù)存儲在16位的數(shù)據(jù)存儲器中，如果轉換的是規(guī)則通道轉換結束EOC置1、EOCIE置1后會產(chǎn)生中斷，如果轉換的是注入通道轉換結束后JEOC置1、JEOCIE置1后會產(chǎn)生中斷，然后ADC停止工作；

連續(xù)轉換模式：ADC結束一個轉換后立即啟動另一個轉換，CONT為1時可通過外部觸發(fā)或者ADC_CR2中的SWSTART位置1來啟動此模式（僅適用于規(guī)則通道）。如果轉換了規(guī)則通道組，會將上次轉換的數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)寄存器中、EOC置1、EOCIE將置1產(chǎn)生中斷。無法連續(xù)轉換注入通道；

掃描模式：

不連續(xù)采樣模式：