ADC
Stm32内置12位ADC，具体数目请查阅芯片选型手册。以stm32F103xx的内置ADC为例：
框图解析
1、ADC引脚
ADC供电要求：2.4V到3.6V
ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+
名称
| 信号类型
| 注解
|
VREF+
| 输入，模拟参考正极
| ADC正极参考电压。2.4V≤VREF+≤VDDA
|
VREF-
| 输入，模拟参考负极
| ADC负极参考电压。VREF-= VSSA
|
VDDA
| 输入，模拟电源
| ADC的电源，2.4V≤VDDA +≤VDD
|
VSSA
| 输入，模拟电源地
| ADC的电源地
|
ADCX_INX
| 输入，模拟输入信号源
| 模拟输入通道
|
设计原理图时，将VSSA和VREF-接地，VDDA和VREF+接3.3V，即可得到ADCX_INX的输入范围为：0~3.3V，使用现成的板子就不用在意这些引脚。
2、ADC输入通道
ADC有多达18个通道，其中，有16个作为外部信号源转换通道ADCX_INX，2个作为内部信号源转换通道：温度传感器、VREFINT。具体数目请查阅芯片选型手册，例如stm32c8t6只有12个通道，10个外部ADCX_IN0~9以及2个内部。每个外部通道ADCX_INX，对应着各自的IO口，具体查阅芯片手册。因此使用外部通道时，需要配置对应的IO口为模拟输入。
3、规则通道组和注入通道组
规则通道组（排队转换）：
图 1
规则通道组有16个通道（1~16），每个通道按顺序（由通道1至通道16的顺序）转换ADC的外部信号源（ADC通道），例如图1，有四路需要转换的ADC1信号源，将ADC1的外部信号源IN1装入通道2、IN2装入通道3、IN5装入通道1、IN9装入通道4，则ADC1的转换顺序为IN5->IN1->IN2->IN9。
需要注意的是，规则通道组需要提前说明转换所需的通道个数，你转换几个外部信号源，就要先声明几个通道：转换1个信号，声明1个通道；转换4个信号，声明4个通道，等等。
具体操作：
首先，声明你所需要的通道数：配置ADC规则序列寄存器 1(ADC_SQR1) 的“L[3:0]：规则通道序列长度”位，配置你需要转换的通道数。然后，将外部信号源装入通道中：配置
ADC1->SQR1 &= ~(0XF<<20); //清零
ADC1->SQR1 &= ~(0X03<<20); //设置规则通道的数目
ADC1->SQR3 &= 0XFFF00000; //复位规则通道1、2、3、4
ADC1->SQR3 |= 0x05<<0; //将ADC1_IN5装入规则通道1
ADC1->SQR3 |= 0x01<<5; //将ADC1_IN1装入规则通道2
ADC1->SQR3 |= 0x02<<10; //将ADC1_IN2装入规则通道3
ADC1->SQR3 |= 0x09<<15; //将ADC1_IN9装入规则通道4
ADC1->CR2 |= 1<<22; //开始转换规则通道
while(!(ADC1->SR & 1<<1)); //判断SR的第一位，如果为0则继续等待，如果为1则跳出
return ADC1->DR; //返回AD转换结果
注入通道组（插队转换）：
图 2
注入通道组有4个通道（1~4），因此它只有一个“ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)”，进行通道数的选择，以及装入外部信号源。注入通道组强行插入规则通道组进行转换，例如图2，有3个规则通道和2个注入通道，当转换完成规则通道1时，若发生了事件（中断等），于是插入了注入通道组，转换完注入通道组后，才回到规则通道组进行转换。
图 3
注入通道组的转换顺序有些特殊，我们来看看图3，注入通道组的4个通道以次放入了外部信号源IN5、IN1、IN9、IN3，若是使用4个注入通道，则他们的转换顺序即：IN5->IN1->IN9->IN3。若使用4个以下的通道，ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)中详细讲了：“不同于规则转换序列，如果JL[1:0]的长度小于4，则转换的序列顺序是从(4-JL)开始。”那么“从(4-JL)开始”是什么意思呢？例如：
我只要注入通道组转换3个外部信号源，因此声明了3个通道，那么它的转换顺序就是“从(4-3)开始”那就从编号1的通道开始，也就是通道2开始（通道1的编号是0，通道2是1以此类推），顺序就为IN1->IN9->IN3。
如果只需要2个通道，即(4-2)，那就从编号2的通道开始，也就是通道3开始，顺序就为IN9->IN3。
如果只需要1个通道，即(4-1)，那就从编号3的通道开始，也就是通道4开始，顺序就为IN3。
因此，外部信号源应根据通道数，放入对应的通道。操作方法同规则通道组，不同的只是转换顺序。
4、触发源
ADC设置好通道后，可以进行ADC转换了，ADC转换由“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)
”的“ADON”位控制。也可以由ADC_CR2寄存器的“EXTSEL” 位和“JEXTSEL” 位，来设置外部触发源触发ADC转换。触发源包括定时器触发和外部IO触发，设置好触发源后由该寄存器的“EXTTRIG”位和“JEXTTRIG”位，来启用外部触发源转换模式
5、转换时间
ADC时钟：
打开时钟树，我们可以看到，ADC的时钟ADCCLK由PCLK2经过分频产生，其能承受的最大时钟为14MHz，超过后精度就有所下降，因此我们需要找到“时钟配置寄存器(RCC_CFGR)”的ADC预分频器(ADCPRE)，来配置ADCCLK的时钟，APB2预分频器若不分频，则PCLK2的时钟为最大时钟72MHz，若要ADCCLK≤14MHz，则72MHz/6 =12MHz。注：由于ADC时钟是根据PCLK2的时钟来计算的，PCLK2又由APB2预分频决定，再往前SYSCLK又由外部时钟、内部时钟决定，因此若改变系统时间的话，就需从系统时钟一路下来计算ADCCLK的时钟。
采样时间：
完成一个通道的读取叫做采样周期。公式为：采样周期＝采样时间＋12.5个时钟周期。采样时间就是采样一个通道所花费的时钟周期，通过“ADC采样时间寄存器 (ADC_SMPRx)”来设置各个通道的采样时间（每个通道均可以使用不同的采样时间），设置采样时间越长ADC转换越精确，反过来说，采样时间越短，转换的速度就越快。转换时间计算方法：1/ADCCLK*采样周期，例：ADCCLK为12MHz，采样时间设置为1.5周期，则转换时间为：1/12000000*(1.5+12.5)≈1.17us。注：ADC_SMPRx设置的是采样时间的时种周期，不是采样周期，它还要加上12.5个时钟周期才是采样周期，不要搞混了！
6、数据寄存器
ADC转换后，数据根据转换组，存放在“ADC规则数据寄存器(ADC_DR)”或“ADC 注入数据寄存器x (ADC_JDRx) (x= 1..4)”中。
规则数据寄存器：
规则数据寄存器是一个32位的寄存器，若仅使用单个ADC，则ADC1/ADC2/ADC3使用寄存器的低16位，若是同时使用两个ADC则ADC1使用低16位，ADC2使用高16位。由于ADC是12位的，因此数据还分左对齐模式和右对齐模式，由“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)”的“ALIGN数据对齐”位设置DR和JDR寄存器的数据对齐模式
规则数据寄存器仅有一个，为应付多个转换通道， DR寄存器采用覆盖数据的方法，将新的转换数据替换掉旧的转换数据，因此，单个通道转换完成后，必须先读取它的数据（读取DR寄存器），才可以继续下个转换，否则数据会被覆盖。最好的方法是使用DMA，将数据传输到内存里（sram等）。
注入数据寄存器：
与规则数据寄存器不同的是，注入数据寄存器有4个，对应着4个ADC注入通道，因此不存在数据覆盖的问题。
DMA请求：
除了数据寄存器，ADC转换完成后，还可以发送DMA请求，直接将数据经由DMA通道存入SRAM里，而不用存在数据寄存器中，只有ADC1、ADC3可以发送DMA请求。
7、中断
ADC转换完成后，可以产生中断，中断分为三种：规则通道转换结束中断，注入转换
通道转换结束中断，模拟看门狗中断。
转换结束中断：
转换结束中断就和普通的中断一样，中断后拉标志位，写中断服务函数等。通过ADC_CR1的“EOCIE规则通道转换结束中断”位和“JEOCIE注入通道转换结束中断”位，来允许中断。标志位在“ADC状态寄存器(ADC_SR)”中有说明。
模拟看门狗中断：
图 4
模拟看门狗，例如图4，我使用ADC转换模拟量，得到一个电压值为1.5V，而我的模拟看门狗设置的低阈值（LTR）为0.5V，高阈值（HTR）为2V，则不触发模拟看门狗中断。
图 5
例如图5，转换模拟量，得到的电压值为3V，超过了我设置的高阈值2V，结果触发模拟看门狗中断。同理，若得到的电压值低于低阈值，也触发模拟看门狗中断。高阈值由“ADC看门狗高阀值寄存器(ADC_HTR)”设置，低阈值由“ADC看门狗低阀值寄存器(ADC_LRT)”设置，因为ADC数据是12位的，因此这两个寄存器也使用12个位来设置其阈值，即最大值为4095（0xFFF），ADC->HTR=阈值/3.3*4095。注：阈值简单来说就是“限”，上限或者下限，超过上限或超过下限就产生中断。
8、电压转换
ADC有一个电压转换公式为：Y = (3.3 * X ) / 4096。Y为模拟电压值，X为转换后的数值，3.3是电压测量量程的最大值3.3V，4095是12位ADC的最大数值212，就有：
①：3.3V为模拟量，得3.3=Y；4095为ADC的数值，得4095=X。
②：因为最大测量电压为3.3V，而12位ADC的最大量程为4095，所以3.3V就对应4095。因此3.3*X=3.3*4095，同理3.3/X=3.3/4095。
最后，计算时应取最大量程为4096。公式Y = (3.3 * X ) / 4096就是这么来的
参考资料：野火秉火STM32
ADC
Stm32内置12位ADC，具体数目请查阅芯片选型手册。以stm32F103xx的内置ADC为例：
框图解析
1、ADC引脚
ADC供电要求：2.4V到3.6V
ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+
名称
| 信号类型
| 注解
|
VREF+
| 输入，模拟参考正极
| ADC正极参考电压。2.4V≤VREF+≤VDDA
|
VREF-
| 输入，模拟参考负极
| ADC负极参考电压。VREF-= VSSA
|
VDDA
| 输入，模拟电源
| ADC的电源，2.4V≤VDDA +≤VDD
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VSSA
| 输入，模拟电源地
| ADC的电源地
|
ADCX_INX
| 输入，模拟输入信号源
| 模拟输入通道
|
设计原理图时，将VSSA和VREF-接地，VDDA和VREF+接3.3V，即可得到ADCX_INX的输入范围为：0~3.3V，使用现成的板子就不用在意这些引脚。
2、ADC输入通道
ADC有多达18个通道，其中，有16个作为外部信号源转换通道ADCX_INX，2个作为内部信号源转换通道：温度传感器、VREFINT。具体数目请查阅芯片选型手册，例如stm32c8t6只有12个通道，10个外部ADCX_IN0~9以及2个内部。每个外部通道ADCX_INX，对应着各自的IO口，具体查阅芯片手册。因此使用外部通道时，需要配置对应的IO口为模拟输入。
3、规则通道组和注入通道组
规则通道组（排队转换）：
图 1
规则通道组有16个通道（1~16），每个通道按顺序（由通道1至通道16的顺序）转换ADC的外部信号源（ADC通道），例如图1，有四路需要转换的ADC1信号源，将ADC1的外部信号源IN1装入通道2、IN2装入通道3、IN5装入通道1、IN9装入通道4，则ADC1的转换顺序为IN5->IN1->IN2->IN9。
需要注意的是，规则通道组需要提前说明转换所需的通道个数，你转换几个外部信号源，就要先声明几个通道：转换1个信号，声明1个通道；转换4个信号，声明4个通道，等等。
具体操作：
首先，声明你所需要的通道数：配置ADC规则序列寄存器 1(ADC_SQR1) 的“L[3:0]：规则通道序列长度”位，配置你需要转换的通道数。然后，将外部信号源装入通道中：配置
ADC1->SQR1 &= ~(0XF<<20); //清零
ADC1->SQR1 &= ~(0X03<<20); //设置规则通道的数目
ADC1->SQR3 &= 0XFFF00000; //复位规则通道1、2、3、4
ADC1->SQR3 |= 0x05<<0; //将ADC1_IN5装入规则通道1
ADC1->SQR3 |= 0x01<<5; //将ADC1_IN1装入规则通道2
ADC1->SQR3 |= 0x02<<10; //将ADC1_IN2装入规则通道3
ADC1->SQR3 |= 0x09<<15; //将ADC1_IN9装入规则通道4
ADC1->CR2 |= 1<<22; //开始转换规则通道
while(!(ADC1->SR & 1<<1)); //判断SR的第一位，如果为0则继续等待，如果为1则跳出
return ADC1->DR; //返回AD转换结果
注入通道组（插队转换）：
图 2
注入通道组有4个通道（1~4），因此它只有一个“ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)”，进行通道数的选择，以及装入外部信号源。注入通道组强行插入规则通道组进行转换，例如图2，有3个规则通道和2个注入通道，当转换完成规则通道1时，若发生了事件（中断等），于是插入了注入通道组，转换完注入通道组后，才回到规则通道组进行转换。
图 3
注入通道组的转换顺序有些特殊，我们来看看图3，注入通道组的4个通道以次放入了外部信号源IN5、IN1、IN9、IN3，若是使用4个注入通道，则他们的转换顺序即：IN5->IN1->IN9->IN3。若使用4个以下的通道，ADC注入序列寄存器(ADC_JSQR)中详细讲了：“不同于规则转换序列，如果JL[1:0]的长度小于4，则转换的序列顺序是从(4-JL)开始。”那么“从(4-JL)开始”是什么意思呢？例如：
我只要注入通道组转换3个外部信号源，因此声明了3个通道，那么它的转换顺序就是“从(4-3)开始”那就从编号1的通道开始，也就是通道2开始（通道1的编号是0，通道2是1以此类推），顺序就为IN1->IN9->IN3。
如果只需要2个通道，即(4-2)，那就从编号2的通道开始，也就是通道3开始，顺序就为IN9->IN3。
如果只需要1个通道，即(4-1)，那就从编号3的通道开始，也就是通道4开始，顺序就为IN3。
因此，外部信号源应根据通道数，放入对应的通道。操作方法同规则通道组，不同的只是转换顺序。
4、触发源
ADC设置好通道后，可以进行ADC转换了，ADC转换由“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)
”的“ADON”位控制。也可以由ADC_CR2寄存器的“EXTSEL” 位和“JEXTSEL” 位，来设置外部触发源触发ADC转换。触发源包括定时器触发和外部IO触发，设置好触发源后由该寄存器的“EXTTRIG”位和“JEXTTRIG”位，来启用外部触发源转换模式
5、转换时间
ADC时钟：
打开时钟树，我们可以看到，ADC的时钟ADCCLK由PCLK2经过分频产生，其能承受的最大时钟为14MHz，超过后精度就有所下降，因此我们需要找到“时钟配置寄存器(RCC_CFGR)”的ADC预分频器(ADCPRE)，来配置ADCCLK的时钟，APB2预分频器若不分频，则PCLK2的时钟为最大时钟72MHz，若要ADCCLK≤14MHz，则72MHz/6 =12MHz。注：由于ADC时钟是根据PCLK2的时钟来计算的，PCLK2又由APB2预分频决定，再往前SYSCLK又由外部时钟、内部时钟决定，因此若改变系统时间的话，就需从系统时钟一路下来计算ADCCLK的时钟。
采样时间：
完成一个通道的读取叫做采样周期。公式为：采样周期＝采样时间＋12.5个时钟周期。采样时间就是采样一个通道所花费的时钟周期，通过“ADC采样时间寄存器 (ADC_SMPRx)”来设置各个通道的采样时间（每个通道均可以使用不同的采样时间），设置采样时间越长ADC转换越精确，反过来说，采样时间越短，转换的速度就越快。转换时间计算方法：1/ADCCLK*采样周期，例：ADCCLK为12MHz，采样时间设置为1.5周期，则转换时间为：1/12000000*(1.5+12.5)≈1.17us。注：ADC_SMPRx设置的是采样时间的时种周期，不是采样周期，它还要加上12.5个时钟周期才是采样周期，不要搞混了！
6、数据寄存器
ADC转换后，数据根据转换组，存放在“ADC规则数据寄存器(ADC_DR)”或“ADC 注入数据寄存器x (ADC_JDRx) (x= 1..4)”中。
规则数据寄存器：
规则数据寄存器是一个32位的寄存器，若仅使用单个ADC，则ADC1/ADC2/ADC3使用寄存器的低16位，若是同时使用两个ADC则ADC1使用低16位，ADC2使用高16位。由于ADC是12位的，因此数据还分左对齐模式和右对齐模式，由“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)”的“ALIGN数据对齐”位设置DR和JDR寄存器的数据对齐模式
规则数据寄存器仅有一个，为应付多个转换通道， DR寄存器采用覆盖数据的方法，将新的转换数据替换掉旧的转换数据，因此，单个通道转换完成后，必须先读取它的数据（读取DR寄存器），才可以继续下个转换，否则数据会被覆盖。最好的方法是使用DMA，将数据传输到内存里（sram等）。
注入数据寄存器：
与规则数据寄存器不同的是，注入数据寄存器有4个，对应着4个ADC注入通道，因此不存在数据覆盖的问题。
DMA请求：
除了数据寄存器，ADC转换完成后，还可以发送DMA请求，直接将数据经由DMA通道存入SRAM里，而不用存在数据寄存器中，只有ADC1、ADC3可以发送DMA请求。
7、中断
ADC转换完成后，可以产生中断，中断分为三种：规则通道转换结束中断，注入转换
通道转换结束中断，模拟看门狗中断。
转换结束中断：
转换结束中断就和普通的中断一样，中断后拉标志位，写中断服务函数等。通过ADC_CR1的“EOCIE规则通道转换结束中断”位和“JEOCIE注入通道转换结束中断”位，来允许中断。标志位在“ADC状态寄存器(ADC_SR)”中有说明。
模拟看门狗中断：
图 4
模拟看门狗，例如图4，我使用ADC转换模拟量，得到一个电压值为1.5V，而我的模拟看门狗设置的低阈值（LTR）为0.5V，高阈值（HTR）为2V，则不触发模拟看门狗中断。
图 5
例如图5，转换模拟量，得到的电压值为3V，超过了我设置的高阈值2V，结果触发模拟看门狗中断。同理，若得到的电压值低于低阈值，也触发模拟看门狗中断。高阈值由“ADC看门狗高阀值寄存器(ADC_HTR)”设置，低阈值由“ADC看门狗低阀值寄存器(ADC_LRT)”设置，因为ADC数据是12位的，因此这两个寄存器也使用12个位来设置其阈值，即最大值为4095（0xFFF），ADC->HTR=阈值/3.3*4095。注：阈值简单来说就是“限”，上限或者下限，超过上限或超过下限就产生中断。
8、电压转换
ADC有一个电压转换公式为：Y = (3.3 * X ) / 4096。Y为模拟电压值，X为转换后的数值，3.3是电压测量量程的最大值3.3V，4095是12位ADC的最大数值212，就有：
①：3.3V为模拟量，得3.3=Y；4095为ADC的数值，得4095=X。
②：因为最大测量电压为3.3V，而12位ADC的最大量程为4095，所以3.3V就对应4095。因此3.3*X=3.3*4095，同理3.3/X=3.3/4095。
最后，计算时应取最大量程为4096。公式Y = (3.3 * X ) / 4096就是这么来的
参考资料：野火秉火STM32
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