文章目录
1. 所用硬件
正点原子Mini板，主控 STM32F103RCT6.
用到的外设：
- 串口1（PA9、PA10）
- 任意几个GPIO口（这里用PA1、PA2、PA3，对应ADC通道1、2、3）。
2. 生成工程
2.1. 创建工程选择主控
2.2. 系统配置
配置时钟源
配置debug模式（如果需要ST-Link下载及调试可以勾选）
配置时钟树（可以直接在HCLK那里输入72，然后敲回车会自动配置）
注意最后的ADC时钟，时钟频率最大14MHZ，因此这里设置6分频，刚好小于14。
2.3. 配置工程目录
2.4. 配置用到的外设
串口1配置（用于输出结果）
3. ADC配置（四选一）
有如下情况：
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- 单通道轮询
- 单通道中断
- 多通道轮询
- DMA模式（单通道、多通道都能用）
设置说明：
- ADC_Settings：
- Data Alignment：
Right alignment：转换结果数据右对齐，一般我们选择右对齐模式。- Left alignment 转换结果数据左对齐。
- Scan Conversion Mode：
- Disabled 禁止扫描模式。如果是单通道 AD 转换使用 DISABLE。
Enabled 开启扫描模式。如果是多通道 AD 转换使用 ENABLE。
- Continuous Conversion Mode：
Disabled 单次转换。转换一次后停止需要手动控制才重新启动转换。- Enabled 自动连续转换。
- DiscontinuousConvMode：
Disabled 禁止间断模式。这个在需要考虑功耗问题的产品中很有必要，也就是在某个事件触发下，开启转换。- Enabled 开启间断模式。
- Data Alignment：
- ADC_Regular_ConversionMode：
Enable Regular Conversions是否使能规则转换。Number Of ConversionADC转换通道数目，有几个写几个就行。External Trigger Conversion Source外部触发选择。这个有多个选择，一般采用软件触发方式。
- Rank：
ChannelADC 转换通道Sampling Time采样周期选择，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_Injected_ConversionMode：
Enable Injected Conversions 是否使能注入转换。注入通道只有在规则通道存在时才会出现。 - WatchDog：Enable Analog WatchDog Mode 是否使能模拟看门狗中断。当被 ADC 转换的模拟电压低于低阈值或者高于高阈值时，就会产生中断。
3.1. 单通道轮询
第一步：配置ADC
第二步：点击生成代码
第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用
// 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{
x = x;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
第四步：编写 main.c 代码 其他的什么都不用改
while (1)
{
// 开启ADC
HAL_ADC_Start(&hadc1);
// 开始轮询转换
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,100);
// 存储转换的值
float value = 0;
// 查询ADC状态
uint32_t state = HAL_ADC_GetState(&hadc1);
if (( state & HAL_ADC_STATE_REG_EOC) == HAL_ADC_STATE_REG_EOC)
{
// 获取ADC转换结果
value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
printf("adc value:%f \r\n",value/4096.0*3.3);
}
else
{
printf("adc state %d \r\n",state);
}
// 关闭ADC
HAL_ADC_Stop(&hadc1);
HAL_Delay(1000);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
效果验证
单通道轮询 在转换时会阻塞直到转换完成。
3.2. 单通道中断
第一步：配置上：在“单通道轮询”实现配置基础上再打开ADC全局中断。
第二步：点击生成代码
第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用
// 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{
x = x;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
第四步：编写 main.c 代码
生成后查看代码，在stm32f1xx_it.c文件中有 ADC1通道2的中断函数ADC1_2_IRQHandler，这个中断函数又调用了HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);
/**
* @brief This function handles ADC1 and ADC2 global interrupts.
*/
void ADC1_2_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN ADC1_2_IRQn 0 */
/* USER CODE END ADC1_2_IRQn 0 */
HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);
/* USER CODE BEGIN ADC1_2_IRQn 1 */
/* USER CODE END ADC1_2_IRQn 1 */
}
在HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);函数在stm32f1xx_hal_adc.c中，这个函数考虑了很多情况，其中调用了HAL_ADC_ConvCpltCallback(hadc);，还是在同一个文件中，这是一个弱函数。根据翻译，很好理解，我们直接重新定义这个方法即可。
/**
* @brief Conversion complete callback in non blocking mode
* @param hadc: ADC handle
* @retval None
*/
__weak void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(hadc);
/* NOTE : This function should not be modified. When the callback is needed,
function HAL_ADC_ConvCpltCallback must be implemented in the user file.
*/
}
main.c
/* USER CODE BEGIN PFP */
// 重定义ADC转换完成回调函数
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if(hadc == &hadc1)
{
uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(hadc);
printf("refresh adc value:%f \r\n", adc_value/4096.0*3.3);
// 重新开启ADC中断
HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
}
}
/* USER CODE END PFP */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN WHILE */
// 开启ADC中断
HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
效果和轮询的一样，不过这个会一直执行，而且很快
实际上，这里设置的是单次转换，所以中断只会触发一次，需要再次使用HAL_ADC_Start_IT开启中断。如果需要实时的转换，可以将转换设为连续模式，这样的话ADC转换器便会实时的持续的进行转换，那将是非常消耗CPU的，以至于main将不能正常执行（采样时间太短的话）。
开启中断后，一般需要实现HAL_ADC_ConvCpltCallback函数，在callback中GetValue，也可以在程序其他地方像轮询那样先判断ADC状态，再GetValue。
3.3. 多通道轮询
第一步：ADC配置
多通道时扫描模式会自动打开。要开启“Discontinuous Conversion Mode”。
第二步：点击生成代码
第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用
// 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{
x = x;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
第四步：编写 main.c 代码
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
const uint8_t kNbrOfPin = 3;
while (1)
{
for(int i = 0; i < kNbrOfPin; i++)
{
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
float value = 0;
uint32_t state = HAL_ADC_GetState(&hadc1);
if (( state & HAL_ADC_STATE_REG_EOC) == HAL_ADC_STATE_REG_EOC)
{
value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
printf("adc value [%d]:%f\r\n", i,value/4096.0*3.3);
}
else
{
printf("adc state[%d]:%d\r\n", i, state);
}
}
HAL_ADC_Stop(&hadc1);
HAL_Delay(200);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
效果验证
3.4. DMA模式
第一步：ADC配置
第二步：点击生成代码
第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用
// 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{
x = x;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
第四步：编写 main.c 代码
/* USER CODE BEGIN PFP */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if(hadc == &hadc1)
{
// 使用DMA其实也会运行到这里，也可以将结果在这里输出。
// 当然此函数也可以不写。
}
}
/* USER CODE END PFP */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint16_t adc_value[3] = {
0};
/* USER CODE END 1 */
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN WHILE */
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
// enable DMA通道
// 参数：ADC1、目标缓冲区地址、从ADC外围设备传输到内存的数据长度
/*
* 此处有个大坑，经过测试，DMA中断非常容易进（具体的不知道）
*
* 如果ADC采样周期短的话，一直在执行中断，
* 导致无法执行主程序，因此会卡死在这个函数里面出不去。
*
* 因此，ADC的采用周期需要长一点。
*/
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adc_value, 3);
while (1)
{
printf("-------------------- \r\n");
printf("adc value[0]:%f \r\n", adc_value[0]/4096.0*3.3);
printf("adc value[1]:%f \r\n", adc_value[1]/4096.0*3.3);
printf("adc value[2]:%f \r\n", adc_value[2]/4096.0*3.3);
HAL_Delay(1000);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
注意
用到 DMA 的外设，MX_DMA_Init(); 一定要在外设初始化前面，比如这里的 MX_ADC1_Init(); 。
效果验证
多通道DMA和单通道DMA配置基本相同，只需注意存储AD转换结果的数组，如果有两个通道，数组长度为2，则每个通道的值分别对应数组的每一位；如果数组长度为2的整数倍，如10，则数组内[0] [2] [4] [6] [8]的值对应其中一个通道的AD值，即存储了连续采集5次的AD值，这样可以用多个AD值求平均值。