基于HAL庫的STM32-ADC學習（附帶代碼）

1.前言

STM32ADC是一種模擬/數字轉換器，可以將模擬信號轉換為數字信號。STM32ADC有多個通道，可以選擇不同的輸入源、轉換模式、觸發方式和采樣時間。STM32ADC的轉換結果可以通過中斷、DMA或者寄存器讀取。

在本文中，我將介紹如何使用STM32CubeMX和HAL庫配置和使用STM32ADC，以及如何編寫一個簡單的ADC轉換的代碼實例。我將使用STM32F103C8T6開發板作為硬件平臺，使用PC0作為ADC1的通道10輸入，使用ADC1的通道16作為內部溫度傳感器輸入。我將使用Keil uVision5作為編譯器和調試器。

2.STM32CubeMX配置

1.首先，我們需要使用STM32CubeMX工具來生成初始化代碼和配置文件。STM32CubeMX是一個圖形化的軟件配置工具，可以幫助我們快速設置STM32的外設和時鐘。

2.打開STM32CubeMX后，我們選擇New Project，然后在MCU Selector中搜索并選擇STM32F103C8T6芯片。

3.然后，我們在Pinout & Configuration選項卡中，配置ADC1的通道10和通道16。我們將PC0設置為模擬輸入模式，即ADC_IN10。我們將ADC1的通道16設置為內部溫度傳感器

4.接下來，我們在ADC1選項卡中，配置ADC1的參數。我們將ADC1的時鐘設置為PCLK2/6，即10MHz，因為ADC1的最大時鐘不能超過14MHz。我們將ADC1的分辨率設置為12位，即最高精度。我們將ADC1的數據對齊方式設置為右對齊，即低位有效。我們將ADC1的轉換模式設置為連續轉換，即轉換結束后自動開始下一次轉換。我們將ADC1的掃描模式設置為使能，即掃描所有被選擇的通道。我們將ADC1的DMA模式設置為使能，即使用DMA傳輸轉換結果。我們將ADC1的規則通道組的轉換順序設置為通道10和通道16，即先轉換PC0的輸入，再轉換溫度傳感器的輸入。我們將ADC1的規則通道組的采樣時間設置為239.5個周期，即最長的采樣時間，以提高轉換精度。我們將ADC1的注入通道組的轉換順序和采樣時間設置為默認值，因為我們不使用注入通道組。我們將ADC1的中斷設置為禁止，因為我們使用DMA模式。我們將ADC1的模擬看門狗設置為禁止，因為我們不需要監測輸入電壓的閾值。

5.最后，我們在Project Manager選項卡中，設置工程的名稱、位置、工具鏈等信息。我們選擇Keil uVision5作為IDE，選擇STM32F1xx_HAL_Driver作為硬件抽象層，選擇NoRTOS作為操作系統，選擇Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per peripheral作為代碼生成選項。我

點擊GENERATE CODE按鈕，STM32CubeMX就會為我們生成初始化代碼和配置文件，并自動打開Keil uVision5。

3.Keil uVision5編譯和調試

在Keil uVision5中，我們可以看到STM32CubeMX生成的工程結構，我們主要關注的是main.c文件，這里是我們的主程序代碼。我們可以看到STM32CubeMX已經為我們生成了一些函數，包括：

SystemClock_Config()：配置系統時鐘，使用外部8MHz晶振，使得HCLK為72MHz，PCLK1為36MHz，PCLK2為72MHz。
MX_GPIO_Init()：初始化GPIO，設置PC0為模擬輸入模式。
MX_DMA_Init()：初始化DMA，設置DMA1通道1為ADC1的傳輸通道，傳輸方向為外設到內存，傳輸模式為循環模式，傳輸數據寬度為半字，傳輸數據長度為2，傳輸優先級為高，傳輸地址遞增模式為內存遞增。
MX_ADC1_Init()：初始化ADC1，設置時鐘為PCLK2/6，分辨率為12位，數據對齊方式為右對齊，轉換模式為連續轉換，掃描模式為使能，DMA模式為使能，規則通道組的轉換順序為通道10和通道16，規則通道組的采樣時間為239.5個周期。

我們只需要在USER CODE區域添加我們自己的代碼即可。我們的主要任務是：

定義一個數組，用于存儲DMA傳輸的ADC轉換結果。
啟動DMA傳輸。
啟動ADC轉換。
計算溫度傳感器的溫度值。
在調試窗口顯示溫度值。

我們的代碼如下：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes *//* Private variables ---------------------------------------------------------*/
ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
uint16_t adc_value[2]; //定義一個數組，用于存儲DMA傳輸的ADC轉換結果
float temperature; //定義一個浮點變量，用于存儲溫度值
/* USER CODE END PV *//* USER CODE BEGIN 0 */
//重定向printf函數到ITM調試窗口
int fputc(int ch, FILE *f)
{ITM_SendChar(ch);return(ch);
}
/* USER CODE END 0 */int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_ADC1_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1); //啟動ADC校準HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_value, 2); //啟動DMA傳輸，傳輸地址為adc_value數組，傳輸長度為2/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */temperature = ((float)adc_value[1]) / 4095 * 3.3; //計算溫度傳感器的電壓值，單位為Vtemperature = (temperature - 0.76) / 0.0025 + 25; //計算溫度值，單位為攝氏度printf("The temperature is %.2f C\r\n", temperature); //在調試窗口打印溫度值，保留兩位小數HAL_Delay(1000); //延時1秒}/* USER CODE END 3 */
}

4.STM32ADC的應用場景

STM32ADC可以用于測量模擬信號的電壓值，例如傳感器的輸出、電池的電壓、電位器的位置等。STM32ADC還可以用于測量內部的溫度傳感器、參考電壓和電流。STM32ADC的轉換結果可以用于控制、顯示、存儲或者傳輸等目的。

STM32ADC的應用場景有很多，例如：

溫度控制：我們可以使用STM32ADC測量溫度傳感器的輸出電壓，然后根據溫度值來控制風扇、加熱器或者空調等設備，實現溫度的調節和保持。
電壓檢測：我們可以使用STM32ADC測量電池或者電源的電壓，然后根據電壓值來判斷電池的剩余電量或者電源的穩定性，實現電源的管理和保護。
信號處理：我們可以使用STM32ADC采樣模擬信號，然后對采樣結果進行數字信號處理，實現信號的濾波、放大、調制、解調等功能。
數據采集：我們可以使用STM32ADC采集多個模擬信號，然后將采集結果存儲在內存或者外部存儲器中，實現數據的記錄和分析。
人機交互：我們可以使用STM32ADC測量電位器或者滑動變阻器的位置，然后根據位置值來控制LED、LCD或者音頻等設備，實現人機的交互和反饋。

以上只是STM32ADC的一些常見的應用場景，實際上STM32ADC的應用范圍是非常廣泛的，只要有模擬信號的存在，就可以使用STM32ADC來進行轉換和處理。

5.STM32ADC的注意事項

在使用STM32ADC時，我們需要注意以下幾點：

STM32ADC的輸入電壓范圍是0V到VREF+，其中VREF+是參考電壓，通常是3.3V或者內部的1.2V。如果輸入電壓超過VREF+，會導致ADC的損壞或者轉換結果的不準確。
STM32ADC的轉換精度和分辨率有關，分辨率越高，精度越高，但是轉換時間越長。STM32ADC的分辨率可以選擇6位、8位、10位或者12位，我們需要根據應用的需求來選擇合適的分辨率。
STM32ADC的轉換速度和采樣時間有關，采樣時間越長，轉換速度越慢，但是轉換精度越高。STM32ADC的采樣時間可以選擇1.5個周期到239.5個周期，我們需要根據輸入信號的特性來選擇合適的采樣時間。
STM32ADC的轉換模式可以選擇單次轉換、連續轉換、掃描轉換或者注入轉換，我們需要根據應用的需求來選擇合適的轉換模式。單次轉換只轉換一次，需要軟件或者硬件觸發；連續轉換不斷地重復轉換，無需觸發；掃描轉換按照設定的順序轉換多個通道，需要觸發；注入轉換可以在規則轉換的間隙插入轉換特定的通道，需要觸發。
STM32ADC的觸發方式可以選擇軟件觸發、外部觸發或者內部觸發，我們需要根據應用的需求來選擇合適的觸發方式。軟件觸發是通過寫入寄存器來啟動轉換；外部觸發是通過外部的信號來啟動轉換，例如定時器、外部中斷等；內部觸發是通過內部的事件來啟動轉換，例如模擬看門狗、注入結束等。
STM32ADC的數據傳輸方式可以選擇中斷、DMA或者寄存器讀取，我們需要根據應用的需求來選擇合適的數據傳輸方式。中斷方式是通過中斷服務程序來處理轉換結果，適合低速或者低頻的轉換；DMA方式是通過DMA控制器來傳輸轉換結果，適合高速或者高頻的轉換；寄存器讀取方式是通過讀取寄存器來獲取轉換結果，適合單次或者簡單的轉換。