一.ADC简介

• ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器

• ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁

• 12位逐次逼近型ADC，1μs转换时间

• 输入电压范围：0~3.3V，转换结果范围：0~4095

• 18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源

• 规则组和注入组两个转换单元

• 模拟看门狗自动监测输入电压范围

• STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

二.逐次逼近型ADC

工作原理：二分逼近

以一个4位ADC为例（参考电压为 VREF），流程如下：

1. 首次猜测（MSB，最高位）：SAR先假设数字值为1000（即8）。DAC将其转为 VREF/2 的电压与输入比较。

   • 若输入电压更高，则最高位1保留，说明结果在8-15之间。

   • 若输入电压更低，则最高位设为0，说明结果在0-7之间。

2. 逐位逼近：接着猜测下一位。假设上一步结果为1000，下一步会将数字设为1100（即12），对应 3VREF/4，再次比较以确定第二位是1还是0。

3. 循环至结束：如此反复，每一位都通过一次比较来确定。对于N位ADC，恰好需要N个比较周期才能完成一次转换。

三.ADC的基本结构

1. 输入信号源

• 16个GPIO引脚：连接外部模拟电压信号

• 2个内部信号源：温度传感器（用于测量芯片内部温度）和VREFINT（内部基准电压，通常为1.2V或1.6V，用于校准ADC测量精度）

2. 两大转换“组”

这是STM32 ADC最精妙的设计，图片中明确分为了上下两路：

• 规则组（Regular Group）：

  • 用于常规的、周期性的转换任务（比如连续采集电压）。

  • 整个规则组共享1个数据寄存器。如果开启了多通道扫描，转换结果会不断覆盖这个寄存器，所以必须配合DMA（直接存储器访问）将数据及时搬运走，否则数据会丢失。

• 注入组（Injected Group）：有4个独立的数据寄存器。对于4个注入通道，转换结果可以同时锁存，不需要DMA也能准确拿到一组同步数据。

3. 核心转换单元

• AD转换器：即逐次逼近型SAR ADC的核心，负责执行二分查找算法，将模拟电压量化为12位数字值（0~4095）。

• AD数据寄存器：存放转换完成的数字结果，供CPU或DMA读取。

4. 触发控制

• START：软件触发，直接调用库函数启动转换。

• 触发控制（Trigger Control）：接收外部定时器（如TIM1、TIM2等）的触发信号，实现硬件定时触发，这样ADC可以按照精确的时间间隔（如PWM周期）自动启动转换。

• RCC（复位与时钟控制）：提供ADC的工作时钟（必须配置为不超过14MHz）。

• 开关控制：管理ADC的“上电”和“掉电”模式，在闲置时关闭以节省功耗。

5. 事件监控与中断输出

• EOC（End of Conversion，转换结束）：规则组转换完成时，产生该标志位，可通过NVIC（嵌套向量中断控制器）触发中断，通知CPU取走数据。

• 模拟看门狗（Analog Watchdog）：

  • 它像一个“电压比较器”，会持续监控选定的通道电压是否超出预设的上限（High Threshold）和下限（Low Threshold）。

  • 一旦超标，无需等待CPU轮询，直接通过NVIC触发中断，非常适合做“过压保护”或“欠压报警”等紧急响应。

四.输入通道

五.转换模式

ADC_CR1[19：16]用于设置ADC的操作模式

六.触发控制

七.数据对齐

八.采样时间

• AD转换的步骤：采样、保持、量化、编码

• STM32 ADC的总转换时间为：

  TCONV=采样时间+12.5个ADC周期TCONV​=采样时间+12.5个ADC周期

• 例如：当ADC CLK = 14 MHz，采样时间为1.5个ADC周期时：

  TCONV=1.5+12.5=14个ADC周期=1 μsTCONV​=1.5+12.5=14个ADC周期=1μs