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ADC系列文章

【ADC】电压采集实验（1）{STM32F4 ADC 功能框图剖析 + 12 位电压采集公式与实现}
【ADC】电压采集实验（2）{STM32F4 ADC 独立模式 + 中断服务函数：电位器电压采集}
【ADC】电压采集实验（3）{STM32 ADC 扫描模式 + DMA 循环传输：多通道采集实现}
【ADC】电压采集实验（4）{STM32 三个 ADC 交叉采样：单通道高速采集（DMA 循环传输）}

前言

上篇文章我们已经学习了有关ADC的基本定义，对应的框图和结构体成员的讲解。接下来本文我们将完成《独立模式单通道采集实验》，该实验可完成以下目的：1.采集开发板上电位器的动触点输出引脚电压；2.并将采集的结果通过串口打印到PC端串口调试助手；3.本实验不使用DMA传输，AD转换完成在中断服务函数读取数据。

一、硬件设计

开发板板载一个贴片滑动变阻器 。贴片滑动变阻器的动触点通过一个跳帽连接至 STM32 芯片的 ADC 通道引脚。当我们使用旋转滑动变阻器调节旋钮时，其动触点电压也会随之改变，电压变化范围为 0~3.3V，亦是开发板默认的 ADC 电压采集范围。

二、软件设计

两个 ADC 驱动文件， bsp_adc.h 和 bsp_adc.c，用来存放 ADC 所用 IO 引脚的初始化函数以及 ADC 配置相关函数。

编程要点

• 配置ADC目标引脚为模拟输入模式
• 使能ADC时钟
• 配置通用ADC为独立模式，4分频
• 设置目标ADC的分辨率为12位，1通道连续转换，不需要外部触发
• 设置ADC转换通道顺序和采样时间间隔
• 配置使能ADC转换完成中断，在中断服务函数中读取转换完成的数据
• 启动ADC转换
• 使能软件触发ADC转换

代码分析

ADC宏定义

使用宏定义方便硬件电路改动时进行移植

// ADC GPIO 宏定义
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT    GPIOB
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN     GPIO_Pin_0
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK     RCC_AHB1Periph_GPIOB

// ADC 序号宏定义
#define RHEOSTAT_ADC              ADC1
#define RHEOSTAT_ADC_CLK          RCC_APB2Periph_ADC1
#define RHEOSTAT_ADC_CHANNEL      ADC_Channel_8


// ADC 中断宏定义
#define Rheostat_ADC_IRQ            ADC_IRQn
#define Rheostat_ADC_INT_FUNCTION   ADC_IRQHandler

ADC GPIO 初始化函数

配置ADC目标引脚为模拟输入模式

static void Rheostat_ADC_GPIO_Config(void)
{
		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	// 使能 GPIO 时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK, ENABLE);
		
	// 配置 IO
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	    
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; //不上拉不下拉
	GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);		
}

配置 ADC 工作模式

STM32 ADC 外设针对 “电位器（Rheostat）” 采集的专用初始化函数，核心是配置 ADC 为 “12 位分辨率、连续转换、软件触发、独立模式”，并开启转换完成中断，专门用于实时采集电位器的模拟电压值

static void Rheostat_ADC_Mode_Config(void)
{
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
	
  // 开启ADC时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_CLK , ENABLE);

  // -------------------ADC Common 结构体 参数 初始化------------------------
	// 独立ADC模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  // 时钟为fpclk x分频	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
  // 禁止DMA直接访问模式	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
  // 采样时间间隔	
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
	
  // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
	ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
  // ADC 分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  // 禁止扫描模式，多通道采集才需要	
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 
  // 连续转换	
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
  //禁止外部边沿触发
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  //外部触发通道，本例子使用软件触发，此值随便赋值即可
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
  //数据右对齐	
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  //转换通道 1个
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;                                    
  ADC_Init(RHEOSTAT_ADC, &ADC_InitStructure);
  //---------------------------------------------------------------------------
	
  // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_56Cycles);
	// ADC 转换结束产生中断，在中断服务程序中读取转换值
	

	ADC_ITConfig(RHEOSTAT_ADC, ADC_IT_EOC, ENABLE);
  // 使能ADC
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);  
  //开始adc转换，软件触发
  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC);
}

采样周期越短， ADC 转换数据输出周期就越短但数据精度也越低；
采样周期越长， ADC 转换数据输出周期就越长同时数据精度越高。

ADC 中断配置

STM32 电位器 ADC 中断的优先级配置函数，核心是通过 NVIC（嵌套向量中断控制器）设置 ADC 中断的分组、抢占优先级和子优先级，确保 ADC 中断能被正确响应，且优先级合理（不抢占核心业务，也不被低优先级中断阻塞）

// 配置中断优先级
static void Rheostat_ADC_NVIC_Config(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
	
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = Rheostat_ADC_IRQ;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 
	
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

• 如果电机过流中断触发，不管 ADC / 按键中断是否在执行，都会立即打断，先处理保护；
• 如果按键和 ADC 中断同时触发（都抢占 1），先处理按键（子 0），再处理 ADC（子 1）；
• ADC 中断执行时，只有电机过流中断（抢占 0）能打断它，按键中断（同抢占 1）不能打断，只能等 ADC 执行完再响应。

ADC 中断服务函数

// ADC 转换完成中断服务程序
void ADC_IRQHandler(void)
{
	if(ADC_GetITStatus(RHEOSTAT_ADC,ADC_IT_EOC)==SET)
	{
  // 读取ADC的转换值
		ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(RHEOSTAT_ADC);

	}
	ADC_ClearITPendingBit(RHEOSTAT_ADC,ADC_IT_EOC);

}	

中断服务函数一般定义在 stm32f4xx_it.c 文件内，我们只使能了 ADC 转换完成中断，在 ADC 转换完成后就会进入中断服务函数，我们在中断服务函数内直接读取 ADC 转换结果保存在变量ADC_ConvertedValue(在 main.c 中定义) 中。ADC_GetConversionValue 函数是获取 ADC 转换结果值的库函数，只有一个形参为 ADC 外设，可选为 ADC1、 ADC2 或 ADC3，该函数还返回一个 16 位的 ADC 转换结果值。

主函数

初始化串口和变阻器 ADC 后，在死循环中持续读取 ADC 转换值、将其换算为电压值，并通过串口打印输出，同时加入延时控制打印频率。

/**
  * @brief  主函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
int main(void)
{	
  /*初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1，中断接收*/
    Debug_USART_Config();
	Rheostat_Init();	
	
    while (1)
    {
    	
	 ADC_Vol =(float) ADC_ConvertedValue/4096*(float)3.3; // 读取转换的AD值

      printf("\r\n The current AD value = 0x%04X \r\n", ADC_ConvertedValue); 
      printf("\r\n The current AD value = %f V \r\n",ADC_Vol);     

      Delay(0xffffee);  
    }
}