ADC模数转换
ADC是模拟世界与数字世界的接口!
up的视频讲解:
1 ADC原理
1.1 ADC 简介
ADC (Analog-to-Digital Converter) 是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件
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简单地说就是将模拟电压值，转换成对应的肉眼可读的数值
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光照警报实验中, 通过光敏电阻将光强转化为电压信号, 再通过ADC将电信号转化为具体的数值
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温度警报实验中, 通过NTC热敏电阻将温度转化为电压信号, 再通过ADC将电压信号转化为具体的数值
STM32F103C8t6一共有2个12位ADC(数值范围：0 ~ 4095)
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ADC1, ADC2 (该型号无ADC3)
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18 个信号输入的通道
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16个外部通道：芯片上有16个引脚是可以接到模拟电压上进行电压值检测的
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2个内部信号源 ： 一个是内部温度传感器，一个是内部参考电压
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各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行
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ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中
1.2 ADC 计算公式
ADC 转换精度
STM32的工作电压(0 ~ 3.3V), 它的ADC精度是12位(0 ~ 4095)
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也就是说可以将0到3.3v分成4096个单位, 而一个单位电压就是ADC的精度
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ADC精度 计算公式: 3.3 / 4096 = 0.0008 V
ADC值 -> 测量电压值
- 计算公式: 测量电压值 = ADC值 * (3.3/4096)
1.3 ADC 框架结构
我们先大致了解下ADC的框架结构, 它的工作流程:
信号输入通道-> ADC触发 -> ADC转换 -> ADC转换完成标志 -> CPU读取ADC数据值
- ADC 输入通道
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外部通道：
ADCx_IN0~ADCx_IN15，对应芯片上的 GPIO 引脚 -
内部通道：片内温度传感器
TEMP Sensor、内部参考电压VREFINT，只能由 ADC1 采集 -
VDDA/VSSA给 ADC 供电，VREF+/VREF-是转换的参考电压，决定量程 -
Analog MUX(模拟多路器)：像一个开关，切换选中的通道
- ADC 触发方式
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EXTRIG规则组触发：控制常规通道的转换启动 -
JEXTRIG注入组触发：控制高优先级注入通道的转换启动，可打断规则组
- ADC 转换
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ADCCLKDAC时钟：由预分频器提供，决定转换速度上限(最大14MHz) -
规则通道（最多 16 个）：常规采集
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注入通道（最多 4 个）：高优先级采集(相当于规则通道的中断)
- ADC 转换完成标志
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EOC：规则通道转换完成。
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JEOC：注入通道转换完成。
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AWD：模拟看门狗事件
- ADC 数据寄存器
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regular Channels规则组数据寄存器：只有 1 个 16 位寄存器 -
Injected Channels注入组数据寄存器：4 个独立的 16 位寄存器 -
CPU 直接读取寄存器，通过
Address/Data BUS地址 / 数据总线获取数据 -
DMA 请求：规则组转换完成后自动触发 DMA，将数据直接搬运到内存，无需 CPU 干预
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对齐方式：支持左对齐 / 右对齐，决定 12 位数据在 16 位寄存器中的存放位置
ADC采样周期 就是 ADC完成一次 整个采样转换 所花费的时间
T = 采样周期 + 12.5个周期(固定)
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其中1周期为1/ADCCLK
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采样周期可以选择: 1.5 周期 7.5 周期 13.5 周期 28.5 周期 41.5 周期 55.5 周期 71.5 周期 239.5 周期
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采样周期越长，采集越稳，但采样速度变慢
1.3 ADC 转换模式
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单次转换模式：ADC只执行一次转换
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连续转换模式：转换结束之后马上开始新的转换
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扫描模式：多通道依次轮询采集
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间断模式：触发一次，转换一个通道，再触发，再转换
1.4 ADC 数据对齐
因为ADC是12bit的, 也就是说他将采集到的电压转换为了12bit数据, 但是数据寄存器是16位的, 所以说就有了左对齐和右对齐这两种方式
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SEXTSign Extension（符号扩展位） 注入组的数据寄存器中, 用于区分正负 -
规则组的结果是无符号 12 位数据，范围 0~4095，直接用 0 填充高位