第15章模拟数字转换器ADC(自学内容)

第15章模拟/数字转换器(ADC)12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值值。一、ADC的构成1、主要特征12位分辨率转换结束，注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断单次和连续转换模式从通道0到通道n的自动扫描模式自校准带内嵌数据一致的数据对齐通道之间采样间隔可编程规则转换和注入转换均有外部触发选项间断模式双重模式(带2个ADC的器件)ADC转换速率1MHzADC供电要求：2.4V到3.6VADC输入范围：VREF-≤VIN≤VREF+规则通道转换期间有DMA请求产生。2、内部框图名称信号类型注解VREF+输入，模拟参考正极ADC使用的高端/正极参考电压，VSSA≤VREF+≤VDDAVDDA输入，模拟电源等效于VDD的模拟电源且：2.4V≤VDDA≤VDD(3.6V)VREF-输入，模拟参考负极ADC使用的低端/负极参考电压，VREF-=VSSAVSSA输入，模拟电源地等效于VSS的模拟电源地ADC_IN[15:0]模拟输入信号16个模拟输入通道EXTSEL[2:0]输入，数字开始规则成组转换的六个外部触发信号JEXTSEL[2:0]输入，数字开始注入成组转换的六个外部触发信号3、引脚描述二、ADC的功能描述1、ADC开关控制通过设置ADC_CR1寄存器的ADON位可给ADC上电。当第一次设置ADON位时，它将ADC从断电状态下唤醒；ADC上电延迟一段时间后(tSTAB)，再次设置ADON位时开始进行转换；通过清除ADON位可以停止转换，并将ADC置于断电模式。2、ADC时钟由时钟控制器提供的ADCCLK时钟和PCLK2(APB2时钟)同步，CLK控制器为ADC时钟提供一个专用的可编程预分频器。3、通道选择有16个多路通道。可以把转换分成两组：规则组和注入组。可以在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数写入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]位中。注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]位中。温度传感器和通道ADC_IN16相连接，内部参考电压VREFINT和ADC_IN17相连接。可以按注入或规则通道对这两个内部通道进行转换。4、单次转换模式单次转换模式里，ADC只执行一次转换。一旦选择通道的转换完成：如果一个规则通道被转换：转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中，EOC(转换结束)标志被设置，如果设置了EOCIE，则产生中断。如果一个注入通道被转换：转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中，JEOC(注入转换结束)标志被设置，如果设置了JEOCIE位，则产生中断。然后ADC停止。5、连续转换模式在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。每个转换后：如果一个规则通道被转换：转换数据被储存在16位的ADC_DR寄存器中，EOC(转换结束)标志被设置，如果设置了EOCIE，则产生中断。如果一个注入通道被转换：转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中，JEOC(注入转换结束)标志被设置，如果设置了JEOCIE位，则产生中断。6、时序图ADC在开始精确转换前需要一个稳定时间tSTAB。在开始ADC转换和14个时钟周期后，EOC标志被设置，16位ADC数据寄存器包含转换的结果。8、扫描模式此模式用来扫描一组模拟通道。在每个组的每个通道上执行单次转换，在每个转换结束时，同一组的下一个通道被自动转换。如果设置了CONT位，转换不会在选择组的最后一个通道上停止，而是再次从选择组的第一个通道继续转换。如果设置了DMA位，在每次EOC后，DMA控制器把规则组通道的转换数据传输到SRAM中。而注入通道转换的数据总是存储在ADC_JDRx寄存器中。三、校准ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。注意：1、建议在每次上电后执行校准。2、启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)超过至少两个ADC时钟周期。校准时间框图四、数据对齐数据可以左对齐或右对齐。数据右对齐（注入组）数据右对齐（规则组）数据左对齐（注入组）数据左对齐（规则组）五、可编程的通道采样时间ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入电压采样，采样周期数目可以通过ADC_SMPR1和ADC_SMPR2寄存器中的SMP[2:0]位而更改。每个通道可以以不同的时间采样。总转换时间如下计算：TCONV=采样时间+12.5个周期例如：当ADCCLK=14MHz，则1.5周期的采样时间TCONV=1.5+12.5=14周期=1µs七、DMA请求因为规则通道转换的值储存在一个唯一的数据寄存器中，所以当转换多个规则通道时需要使用DMA，这可以避免丢失已经存储在ADC_DR寄存器中的数据。只有在规则通道的转换结束时才产生DMA请求，并将转换的数据从ADC_DR寄存器传输到用户指定的目的地址。注入通道不能使用DMA。DMA请求映像DMASWTRIGGERDMA请求ORADC1TIM2_CC3TIM4_CC1SWTRIGGERORUSART3_TXSWTRIGGERORSWTRIGGERORSWTRIGGERORSWTRIGGERORSWTRIGGEROR高优先级请求低优先级请求通道1TIM1_CC1TIM2_UPTIM3_CC3SPI1_RXUSART3_RXTIM1_CC2SPI1_TXTIM3_CC4TIM3_UPSPI2_RXI2C2_TXTIM1_CC4USART1_TXTIM1_CCUTIM1_TRIGTIM4_CC2USART1_RXTIM1_UPSPI2_TXI2C2_RXTIM2_CC1TIM4_CC3USART2_RXTIM1_CC3TIM3_CC1I2C1_TXTIM3_TRIGUSART2_TXTIM2_CC2TIM2_CC4TIM4_UPI2C1_RX通道2通道3通道4通道5通道6通道7八、温度传感器温度传感器可以用来测量器件周围的温度(TA)。温度传感器在内部和ADC_IN16输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压转换成数字值。温度传感器模拟输入的采样时间必须大于2.2µs。当温度传感器没有被使用时，可以置于关电模式。1.主要特征支持的温度范围：-40到125度精确度：+/-1.5°C2.温度传感器和VREFINT通道框图ADC_IN16(温度传感器)和ADC_IN17(VREFINT)的转换。3.读取温度的方法选择ADCx_IN16输入通道选择采样时间大于2.2μs设置TSVREFE位，以唤醒关电模式下的温度传感器通过设置ADON位启动ADC转换读ADC数据寄存器上的VSENSE数据利用下列公式得出温度温度(°C)={(V25-VSENSE)/Avg_Slope}+25V25=VSENSE在25°C时的数值（典型值=1.42V，对应于对应0x6E2（1762D））Avg_Slope＝温度与VSENSE曲线的平均斜率（典型值=4.35mv/°C，对应于0x05/°C）九、中断规则和注入组转换结束时能产生中断，当模拟看门狗状态位被设置时也能产生中断，它们都有独立的中断使能位。中断事件事件标志使能控制位规则组转换结束EOCEOCIE注入组转换结束JEOCJEOCIE设置模拟看门狗状态位AWDAWDIE十、ADC固件库函数ADC_Init的使用方法函数原形voidADC_Init(ADC_TypeDef*ADCx,ADC_InitTypeDef*ADC_InitStruct)功能描述根据ADC_InitStruct结构的内容初始化ADCx接口.输入参数1ADCx:其中x可以是1或2.输入参数2ADC_InitStruct:指向ADC_InitTypeDef结构.ADC_InitTypeDef结构：该结构定义在stm32f10x_adc.h文件中。typedefstruct{u32ADC_Mode；FunctionalStateADC_ScanConvMode；FunctionalStateADC_ContinuousConvMode；u32ADC_ExternalTrigConv；u32ADC_DataAlign；u8ADC_NbrOfChannel；}ADC_InitTypeDefADC_Mode参数配置ADC工作在单/双模式.ADC_Mode描述ADC_Mode_IndependentADC1和ADC2工作在独立模式ADC_Mode_RegInjecSimultADC1和ADC2工作在同时规则注入模式ADC_Mode_RegSimult_AlterTrigADC1和ADC2工作在同时规则和交替触发模式ADC_Mode_InjecSimult_FastInterlADC1和ADC2工作在同时注入和快速交替模式ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterlADC1和ADC2工作在同时注入和慢速交替模式ADC_Mode_InjecSimultADC1和ADC2工作在同时注入模式ADC_Mode_RegSimultADC1和ADC2工作在同时规则模式ADC_Mode_FastInterlADC1和ADC2工作在快速交替模式ADC_Mode_SlowInterlADC1和ADC2工作在慢速交替模式ADC_Mode_AlterTrigADC1和ADC2工作在交替触发模式ADC_ExternalTrigConv参数设置规则通道使用外部触发启动ADC转换。ADC_ExternalTrigConv描述ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1外部触发转换选用通用定时器1的捕获比较器1ADC_ExternalTrigConv_T1_CC2外部触发转换选用通用定时器1的捕获比较器2ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3外部触发转换选用通用定时器1的捕获比较器3ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2外部触发转换选用通用定时器2的捕获比较器2ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO外部触发转换选用通用定时器3的TRGOADC_ExternalTrigConv_T4_CC4外部触发转换选用通用定时器4的捕获比较器4ADC_ExternalTrigConv_Ext_IT11外部触发转换选用外部中断11事件ADC_ExternalTrigConv_None软件启动转换ADC_ScanConvMode参数指定ADC工作在扫描模式（多通道）还是单次（单通道）模式。如果设置为ENABLE，就是扫描模式，设置DISABLE就是单次模式.ADC_ContinuousConvMode参数指定转换是连续的还是单次的。如设置ENABLE就是连续的，设置DISABLE是单次的.ADC_NbrOfChannel参数指定使用序列规则组中ADC通道的数目.可以取1到16.ADC_DataAlign参数指定数据对齐方式.ADC_DataAlign描述ADC_DataAlign_RightADC数据右对齐ADC_DataAlign_LeftADC数据左对齐函数原形voidADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef*ADCx,u8ADC_Channel,u8Rank,u8ADC_SampleTime)功能描述