?導(dǎo)讀：《藍(lán)橋杯嵌入式組》專欄文章是博主2019年參加藍(lán)橋杯的嵌入式組比賽所做的學(xué)習(xí)筆記，在當(dāng)年的比賽中，由于忙于準(zhǔn)備考研及保研相關(guān)工作，博主僅僅參加了當(dāng)年的省賽，并獲得了省賽一等獎的成績。成績雖談不上最好，但至少問心無愧。如今2021年回頭再看該系列文章，仍然感觸頗多。為了能更好地幫助到單片機(jī)初學(xué)者，今年特地抽出時間對當(dāng)年的文章邏輯和結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，以達(dá)到初學(xué)者快速上手的目的。需要指出的是，由于本人水平有限，如有錯誤還請讀者指出，非常感謝。那么，接下來讓我們一起開始愉快的學(xué)習(xí)吧。
“一葉遮目，不見泰山”。不論何事，只有把握事情的總體趨勢，才能做到心中有數(shù)。
1個留待補(bǔ)充的程序：
“為了確保不產(chǎn)生丟失數(shù)據(jù)的情況，開啟 DMA 傳輸模式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存中”嘗試編程
一、ADC入門
1、基礎(chǔ)知識
模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog To Digital Converter）簡稱 ADC（也可以寫成 A/D），是指將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號的器件。 ADC 分為積分型、逐次逼近型、并行/串行比較型、Σ-Δ型等多種類型，STM32F103 自帶的 ADC 屬于逐次逼近型。
逐次逼近型 ADC 與天平稱物重非常相似，從高位到低位逐位比較。首先從最重的砝碼開始試放，與被稱物體行進(jìn)比較，若物體重于砝碼，則該砝碼保留，否則移去，然后用次重砝碼繼續(xù)比較，照此一直到最小一個砝碼為止，將所有留下的砝碼重量相加，就得此物體的重量。逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓作多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量對應(yīng)值。
2、STM32F103RBT6的ADC時鐘及轉(zhuǎn)換時間
藍(lán)橋板載STM32F103RBT6擁有2路12位(0~4096)ADC，ADC掛載在APB2總線上，且ADC最大時鐘不超過14MHz。所以當(dāng)APB2總線設(shè)置為72M，有必要對其分頻再用于ADC，分頻用到的庫函數(shù)是：void ADC_ADCCLKConfig(u32 RCC_ADCCLKSource);
ADC的轉(zhuǎn)換時間 = 采樣時間 + 12.5周期
采樣時間和實(shí)際電路有著莫大的關(guān)系，但是對于藍(lán)橋的板子而言，對于轉(zhuǎn)換速度沒有太大要求我們一般設(shè)置為：ADC_SampleTime_239Cycles5239.5個周期即可。
3、ADC輸入通道
注意到了兩個ADC模塊，共用了一些通道，不同ADC應(yīng)用不同通道時，可以同時進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，但不可以對相同通道同時采樣。
板子對應(yīng)ADC部分原理圖
PB0管腳可復(fù)用為ADC_IN8
ADC1和ADC2兩個通道的都?xì)W克，所以本博客選用了ADC1。
4、ADC的注入組和規(guī)則組
在使用 ADC 外部通道時，可以設(shè)定為規(guī)則組和注入組。規(guī)則組就是設(shè)定好轉(zhuǎn)換順序后，按照規(guī)則正常轉(zhuǎn)換；注入組類似于中斷，可以插隊(duì)，當(dāng)觸發(fā)信號觸發(fā)注入組通道時，優(yōu)先轉(zhuǎn)換注入組，轉(zhuǎn)換完后再繼續(xù)轉(zhuǎn)換規(guī)則組；如果正在轉(zhuǎn)換規(guī)則通道期間，注入通道被觸發(fā)，當(dāng)前規(guī)則組轉(zhuǎn)換被復(fù)位，注入通道序列被以單次掃描方式轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換后恢復(fù)上次被中斷的規(guī)則通道轉(zhuǎn)換。規(guī)則組最多可以使用 16 個通道，注入組最多可以使用 4 個通道。
藍(lán)橋板子也沒有用到多么復(fù)雜，我們就直接使用規(guī)則組就好了。
5、ADC的單通道和多通道
當(dāng)“轉(zhuǎn)換組”只有一個通道轉(zhuǎn)換時稱之為單通道模式，當(dāng)有多個通道按順序轉(zhuǎn)換時稱之為多通道模式或者掃描模式。
藍(lán)橋板子，使用單通道即可。
6、ADC的單次轉(zhuǎn)換和連續(xù)轉(zhuǎn)換
當(dāng)規(guī)則組或注入組的通道按照設(shè)定順序執(zhí)行一次采轉(zhuǎn)換后即停止工作，這種模式稱之為單次轉(zhuǎn)換模式；如果執(zhí)行完一次轉(zhuǎn)換后，ADC 沒有停止，而是立即啟動新一輪轉(zhuǎn)換，這種模式稱之為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。
藍(lán)橋板子，使用單次轉(zhuǎn)換即可。
7、觸發(fā)源
觸發(fā)啟動轉(zhuǎn)換：觸發(fā)啟動轉(zhuǎn)換分為兩種方式，分別是軟件觸發(fā)和外部事件觸發(fā)（外部是相對于 ADC 外設(shè)來講），其中外部事件觸發(fā)又分為定時器觸發(fā)和外部觸發(fā)（這里的外部指的是芯片外部信號）。
藍(lán)橋板子，使用軟件觸發(fā)即可
8、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)儲存
①、規(guī)則組存儲
在獨(dú)立 ADC 模式下，規(guī)則組通道轉(zhuǎn)換完成后，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)被存儲在對應(yīng)的 ADC 規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器 ADC_DR 的低 16 位。
雙 ADC 模式是 ADC1 和 ADC2 同時采集某些參數(shù)，比如要獲取瞬時功率需要同時采集電壓和電流參數(shù)才能準(zhǔn)確計算結(jié)果，這種場合就必須使用雙 ADC 模式。這種模式下 ADC1所對應(yīng)的 ADC_DR 的高 16 位存儲 ADC2 的規(guī)則數(shù)據(jù)，低 16 位存儲 ADC1 的規(guī)則數(shù)據(jù)。
由于 ADC 的精度是 12 位，因此在將 ADC 的 12 位數(shù)據(jù)存入 16 位的數(shù)據(jù)寄存器中時，可以通過 ADC_CR2 寄存器的 ALIGN 位來選擇數(shù)據(jù)是左對齊還是右對齊。
規(guī)則通道最多有 16 個通道，但規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器只有一個，因此當(dāng)使用多通道轉(zhuǎn)換時，前一個轉(zhuǎn)換的通道數(shù)據(jù)，會被后一個通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)覆蓋掉，因此理論上必須在后一個通道轉(zhuǎn)換完畢之前就把數(shù)據(jù)取走。
為了確保不產(chǎn)生丟失數(shù)據(jù)的情況，開啟 DMA 傳輸模式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存中是一個好辦法，這個到時候作為擴(kuò)展例程寫。
②、注入組存儲
ADC 注入組最多有 4 個通道，每個通道都有對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器 ADC_JDRx（x=1..4），ADC_JDRx 是 32 位的，高 16 位保留，低 16 位用來保存數(shù)據(jù)，選擇數(shù)據(jù)是左對齊還是右對齊都由 ALIGN 決定。
9、中斷處理
如果打開相應(yīng)的中斷，有三種情況可以進(jìn)入中斷。 （1）規(guī)則通道轉(zhuǎn)換完成中斷
- 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被存儲在 16 位的 ADC_DR 寄存器中。
- EOC（轉(zhuǎn)換結(jié)束）標(biāo)志被置位。
- 如果設(shè)置了 EOCIE 位，則產(chǎn)生中斷。
（2）注入通道轉(zhuǎn)換完成中斷
- 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被存儲在 16 位的 ADC_DRJx 寄存器中。
- JEOC（注入轉(zhuǎn)換結(jié)束）標(biāo)志被置位。
- 如果設(shè)置了 JEOCIE 位，則產(chǎn)生中斷。
（3）模擬看門狗中斷 如果開啟了模擬看門狗中斷，并且設(shè)置ADC低閾值A(chǔ)DC_LTR和高閾值A(chǔ)DC_HTR， 當(dāng)采集到的電壓高于高閾值或者低于低閾值時，就會產(chǎn)生模擬看門狗中斷。
關(guān)于ADC中斷這部分，這里也沒有具體涉及到，等日后做題做到了再補(bǔ)充吧。目前也只用到了查詢的方式。
10、ADC校準(zhǔn)
ADC 有一個內(nèi)置自校準(zhǔn)模式，可以大幅減小由于內(nèi)部電容的變化而造成的精準(zhǔn)度誤差。通過設(shè)置 ADC_CR2 寄存器的 CAL 位啟動校準(zhǔn)，一旦校準(zhǔn)結(jié)束，CAL 位被硬件復(fù)位。建議在每次上電時執(zhí)行一次 ADC 校準(zhǔn)，啟動校準(zhǔn)前，ADC 必須處于上電狀態(tài)（ADON=‘1’）（言外之意必須先使能ADC），至少超過兩個 ADC 時鐘周期。
校準(zhǔn)代碼是固定的，參考下面的代碼即可。
11、 使能通道觸發(fā)轉(zhuǎn)換
規(guī)則組和注入組觸發(fā)方式方式分為軟件觸發(fā)和外部觸發(fā)，其中外部觸發(fā)包括定時器觸發(fā)和外部信號觸發(fā)。如果設(shè)置了規(guī)則組或注入組觸發(fā)方式，還需要使能相應(yīng)觸發(fā)，保證在觸發(fā)到來時啟動轉(zhuǎn)換。
規(guī)則組軟件觸發(fā)相應(yīng)函數(shù)為void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
12、轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位
看手冊介紹
可以由軟件清除或者讀取數(shù)據(jù)寄存器清除！
13、總結(jié)配置流程
1、初始化 ADC1 通道引腳（內(nèi)部溫度傳感器和參照電壓通道不需要進(jìn)行引腳初始化） 2、配置 ADC1 中斷優(yōu)先級（如果使用 ADC 中斷，本節(jié)未使用） 3、使能 ADC1 外設(shè)時鐘 4、設(shè)置 ADC1 預(yù)分頻系數(shù) 5、復(fù)位 ADC1 6、配置 ADC1 初始化結(jié)構(gòu)體 7、設(shè)置規(guī)則組轉(zhuǎn)換順序和采樣時間 8、使能 ADC1 中斷（本節(jié)未使用） 9、使能 ADC1 外設(shè) 10、校準(zhǔn) ADC1 11、使能 ADC1 軟件觸發(fā)或外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換 12、編寫中斷服務(wù)函數(shù)（如果使用 ADC 中斷，本節(jié)未使用）
二、主要代碼
main.c
/*******************************************************************************
* 文件名：main.c
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本號：v1.0.0
* 日 期: 2019年1月27日
* 備 注：ADC轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電壓測量
*
*******************************************************************************
*/
#include "config.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "timer.h"
#include "beep.h"
#include "lcd.h"
#include "stdio.h"
#include "rtc.h"
#include "adc.h"
u8 ADC_Flag = 0;
u8 string[20];
float adc_val;
int main(void)
{
STM3210B_LCD_Init();
LCD_Clear(Blue);
LCD_SetBackColor(Blue);
LCD_SetTextColor(White);
LEDInit();
KeyInit();
BeepInit();
TIM2Init(2000, 72);//定時2ms
ADC1Init();
while(1)
{
KeyDriver();
if(ADC_Flag )
{
ADC_Flag = 0;
adc_val = Get_ADC(8) * 3.3 / 4096;
sprintf((char*)string,"ADC_VAL : %.2f ",adc_val);
LCD_DisplayStringLine(Line2, string);
}
}
}
void KeyAction(int code)
{
if(code == 1)//按下B1，切換燈狀態(tài)，蜂鳴器鳴叫0.1s
{
GPIOC->ODR ^= (1<<8);//PC8不斷取反
GPIOD->ODR |= (1<<2);//PD2置1，使能573鎖存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//PD2清0，關(guān)閉573鎖存器
Beep(100);
}
else if(code == 2)
{
Beep(-1);
}
else if(code == 3)
{
Beep(0);
}
else if(code == 4)
{
}
}
adc.c
#include "adc.h"
void ADC1_IOInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能PB口時鐘
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//選中PB0引腳
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模擬輸入
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化IO
}
void ADC_Cali(void)
{
ADC_ResetCalibration(ADC1);//使能復(fù)位校準(zhǔn)
while(ADC_GetResetCalibrationStatus( ADC1));//等待復(fù)位校準(zhǔn)結(jié)束
ADC_StartCalibration( ADC1);//開啟AD校準(zhǔn)
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//等待校準(zhǔn)結(jié)束
}
void ADC1Init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC1_IOInit();//ADC的GPIO配置
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);//使能ADC時鐘,APB2總線
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//ADC最大時鐘不超過14M，這里盡心了對APB2時鐘進(jìn)行6分頻=12M
ADC_DeInit(ADC1);//復(fù)位ADC
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//ADC獨(dú)立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//通道模式選擇單通道
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//轉(zhuǎn)換模式選擇單次轉(zhuǎn)換模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//規(guī)則組觸發(fā)轉(zhuǎn)換方式選擇轉(zhuǎn)換由軟件觸發(fā)啟動
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//數(shù)據(jù)格式選擇右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//通道數(shù)目為1
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);//初始化結(jié)構(gòu)體
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC
ADC_Cali();//ADC校準(zhǔn)
}
u16 Get_ADC(u8 channel)
{
u16 temp;
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, channel, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);//ADC采樣時間239.5周期 總轉(zhuǎn)換時間=采樣時間+12.5周期
ADC_SoftwareStartConvCmd( ADC1,ENABLE);//使能ADC1軟件觸發(fā)轉(zhuǎn)換，觸發(fā)一次ADC轉(zhuǎn)換
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC) == 0);//等待ADC轉(zhuǎn)換完畢
temp = ADC_GetConversionValue( ADC1);//獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果，注意此時已經(jīng)自動清除EOC位
ADC_SoftwareStartConvCmd( ADC1,DISABLE);//失能ADC轉(zhuǎn)換
return temp;
}
adc.h
#ifndef _ADC_H
#define _ADC_H
#include "config.h"
void ADC1Init(void);
u16 Get_ADC(u8 channel);
#endif
stm32f10x_it.c
extern u8 ADC_Flag;
void TIM2_IRQHandler(void)
{
static u16 tmr500ms = 0;
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update))
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_FLAG_Update);
tmr500ms++;
KeyScan();
BeepScan(2);//2ms掃描
if(tmr500ms >= 250)
{
tmr500ms = 0;
ADC_Flag = 1;
}
}
}
三、注意事項(xiàng)
定時器設(shè)定500ms讀取一次AD值
結(jié)語：以上就是本篇文章的全部內(nèi)容啦，希望大家可以多多支持我的原創(chuàng)文章。如有錯誤，請及時指正，非常感謝。