ST32 ADC 要點說明

               ST32 ADC read By DMA 要點說明

1、  對於ADC來說，我們關注的是它的解析度、轉換速度、ADC類型、參考電壓範圍。

A、 解析度，12位元解析度，最小量化單位LSB=V_REF+/2¹²

B、 轉換時間，可編程的，採樣一次至少要用14個ADC時鐘週期，而ADC時鐘頻率

高為14MHz，也就是說它的最短採樣時間為1us

C、 ADC類型，類型決定了性能的極限，stm32是逐次比較型ADC(SAR)

D、 參考電壓範圍，當需要測量負電壓或測量的信號超出範圍時，要先經過運算電路進行平移或利用電阻分壓

2、  ADC工作過程分析，ADC部件要受到觸發信號才開始進行轉換，如EXTI外部觸發、計時器觸發，也可以軟體觸發。ADC部件在接收到觸發信號後，在ADCCLK時鐘的驅動下對輸入通道信號進行採樣，並進行模數轉換。其中，ADCCLK來自ADC的預分頻器

3、  DMA在傳輸時，由於不是內核執行的指令，所以修改變數值是絕對不會出現賦值語句的。

4、  在ADC_Init( )中完成對ADC和DMA配置後，ADC就不停地採集資料，而DMA就自動把ADC採集到的資料轉移至記憶體中的變數ADC_ConvertedValue.因此，它是一個即時值

5、  ADC1_GPIO_Config( )的功能就是使能DMA時鐘、GPIO時鐘、ADC1時鐘。然後把ADC1的通道11使用的GPIO引腳PC1配置成類比輸入模式

6、  配置DMA，ADC模式及其DMA傳輸方式都在ADC_Mode_Config( )中實現，ADC的DMA整體上被配置為：使用DMA1的通道1

7、  配置ADC模式：主要對ADC的初始化結構體進行賦值，下面是它的結構體成員：

A、.ADC_Mode，多個ADC，不同的ADC又是共用相同的通道，根據同一個通道的先後順序、時間間隔，可劃分10種模式（測量電壓分壓後的電壓值，要求不高，用一個ADC就可以了

B、.ADC_ScanConvMode，當有多個通道需要採集信號時，可配置為按一定順序對各個通道進行掃描轉換，即輪流採集各通道的值，若採集多個通道，必須開啟此模式

C、ADC_ContinuousConvMode，連續轉換模式，即在上一次轉換完後，立即開啟下一次的轉換

D、ADC_ExternalTrigConv，外部觸發，若使用軟體觸發，則ADC_ExternalTrigConv_None

E、.ADC_DataAlign，資料對齊方式

F、.ADC_NbrOfChannel，這個成員保存了要進行ADC資料轉換的通道數

8、ADC初始化使用ADC_Init( )函數，但要調用ADC_Cmd( )函數來使能ADC外設，用ADC_DMACmd( )函數來使能ADC的DMA介面

9、ADC轉換時間配置：RCC_ADCCLKConfig( )設置分頻值，ADC轉換時間不僅與ADC的時鐘有關，還與採樣週期有關

10、stm32中 ADC採樣時間計算公式：T_conv=採樣週期+12.5個週期，公式中的採樣週期就是本函數配置的ADC_SampleTime，後面再加上12.5個固定週期值。所以，轉換時間=採樣時間/分頻值

11、ADC自校準，在ADC轉換前，要啟動ADC的自校準，校準可以大幅度減少准精度誤差

12、軟體觸發可以調用庫函數ADC_SoftwareStartConvCmd( )來開啟軟體觸發

13、Volatile定義的變數，使用該關鍵字來修飾，為的是不要讓編譯器去優化變數

14、用volatile聲明的類型變數表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：作業系統、硬體或者其他線程等。 因為ADC_ConvertedValue這個變數值隨時都是會被DMA控制器改變的，所以我們用volatile來修飾它，確保每次讀取到的都是即時的ADC轉換值。

15、ADC通用的電壓計算公式：實際電壓值=ADC轉換值*LSB

[ STM32 ADC採樣頻率的確定 ]

1. 先看一些資料，確定一下 ADC 的時鐘：

（1）、 由時鐘控制器提供的 ADCCLK 時鐘和 PCLK2(APB2 時鐘)同步。CLK 控制器為

ADC 時鐘提供一個專用的可編程預分頻器。

（2）、 一般情況下在程式 中將 PCLK2 時鐘設為與系統時鐘相同

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

（3）、 在時鐘配置寄存器(RCC_CFGR) 中有為 ADC 時鐘提供一個專用的可編程預分器。

位 15:14 ADCPRE：ADC 預分頻由軟體設置來確定 ADC 時鐘頻率

00：PCLK2 2 分頻後作為 ADC 時鐘

01：PCLK2 4 分頻後作為 ADC 時鐘

10：PCLK2 6 分頻後作為 ADC 時鐘

11：PCLK2 8 分頻後作為 ADC 時鐘

我們可對其進行設置例如：RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);

另外 ADC 時鐘使能設置：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|

RCC_APB2Periph_ADC2 | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

（4）、 可編程的通道採樣時間

ADC 使用若干個 ADC_CLK 週期對輸入電壓採樣，採樣週期數目可以通過

ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 寄存器中的 SMP[2:0]位而更改。每個通道可以以不同的時間採樣。

總轉換時間如下計算：

TCONV = 採樣時間+ 12.5 個週期

例如：當 ADCCLK=14MHz 和1.5 週期的採樣時間

TCONV = 1.5 + 12.5 = 14 週期 = 1μs

SMPx[2:0]：選擇通道 x的採樣時間這些位用於獨立地選擇每個通道的採樣時間。在

採樣週期中通道選擇位必須保持不變。 

000：1.5 週期 100：41.5 週期

001：7.5 週期 101：55.5 週期

010：13.5 週期 110：71.5 週期

011：28.5 週期 111：239.5 週期

注：

– ADC1 的模擬輸入通道 16 和通道 17 在晶片內部分別連到了溫度感測器和VREFINT。

– ADC2 的模擬輸入通道 16 和通道17 在晶片內部連到了 VSS。

2. 具體分析如下：

（1） 我們的輸入信號是 50Hz （週期為 20ms），初步定為1 週期200 個採樣點，（注：一

週期最少采 20 個點，即採樣率最少為 1k） ，每 2個採樣點間隔為 20ms/200=100us

 ADC 可編程的通道採樣時間我們選最小的 1.5 週期，則 ADC 採樣週期一週期大小

為 100us /1.5=66us 。 ADC 時鐘頻率為 1/66us =15 KHz。ADC 可編程的通道採樣時

間我們選 71.5 週期，則 ADC 採樣週期一週期大小為（100us /71.5）。ADC 時鐘

頻率為 7.15MHz。

（2） 接下來我們要確定系統時鐘：我們 用的是 8M Hz 的外部晶振做時鐘源（HSE），估

計得經過 PLL 倍頻 PLL 倍頻係數分別為 2 的整數倍，最大 72 MHz。為了提高資料

計算效率，我們把系統時鐘定為 72MHz，(PLL 9 倍頻)。

則 PCLK2=72MHz,PCLK1=36MHz；我們通過設置時鐘配置寄存器(RCC_CFGR) 中

有為 ADC 時鐘提供一個專用的可編程預分器，將 PCLK2 8 分頻後作為 ADC 的時

鐘，則可 知ADC 時鐘頻率為 9MHz 。

從手冊可知： ADC 轉換時間：STM32F103xx 增強型產品：ADC 時鐘為 56MHz 時

為 1μs (ADC 時鐘為 72MHz 為 1.17μs)

（3） 由以上分析可知：不太對應，我們重新對以上中 內容調整，提出如下兩套方案：

方案一：

我們的輸入信號是 50Hz （週期為 20ms）， 初步定為 1 週期 2500 個採樣點，（注：

一週期最少采 20 個點， 即採樣率最少為 1k）， 每 2 個採樣為 20ms /2500= 8 us

ADC 可編程的通道採樣時間我們選 71.5 週期，則 ADC 採樣週期一週期大小為

8us /71.5 。 ADC 時鐘頻率約為 9 MHz。將 PCLK2 進行 8 分頻後 作為 ADC 的時 鐘，

則可知 ADC 時鐘頻率為 9MHz。

方案二：

我們的輸入信號是 50Hz （週期為20ms），初步定為 1 週期1000 個採樣點，（注：一

週期最少采 20 個點，即採樣率最少為 1k） ，每2 個採樣點間隔為 20ms /1000= 20 us

ADC 可編程的通道採樣時間我們選 239.5 週期，則 ADC 採樣週期一週期大小為

20us /239.5 。 ADC 時鐘頻率約為 12 MHz。將PCLK2 進行6 分頻後作為 ADC 的

時鐘，則可知 ADC 時鐘頻率為 12MHz 。

       @ ADCCLK = 12MHZ  by the SMPX[0:2] set

                                                                                                                      uSec

1.5	12.5	14	1.16667E-06
7.5	12.5	20	1.66667E-06
13.5	12.5	26	2.16667E-06
28.5	12.5	41	3.41667E-06
41.5	12.5	54	0.0000045
55.5	12.5	68	5.66667E-06
71.5	12.5	84	0.000007
239.5	12.5	252	0.000021