原创 STM学习笔记（13）-认识ADC兼进一步看懂STM的库

前面的东西学过，自然就到了ADC了，STM32的AD功能，那是相当的强大，可以设置的东西很多，所以要好好看看。正好，前面的学习对于库还是一知半解的，借此机会也多了解一些有关库的知识。

ADC是多少位的？

12位

ADC有多少个？

1个、2个或多至3个，视不同的器件而不同；每个又有多个通道。

关于通道的名堂：

10.3.3  通道选择

       有16个多路通道。可以把转换分成两组：规则的和注入的。在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。

       ●  规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数写入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]位中。

       ●  注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目必须写入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]位中。

它们有什么区别：

      ●  不同的组转换后保存数据的地方不一样，产生的中断标志不一样。

      ●  在扫描模式下，规则组会有能力把各通道数据通过DMA传给SRAM，而注入组的数据总是存在在ADC_JDRx中。

还有其他的一些区别，这里暂不一一罗列。

ST为什么这么样来设计AD转换，肯定是有理由的，但是我不知道，因此，我也就难以深入地理解AD转换的各种模式。这也就是说，对于知识的理解，要把它放在其应用背景中去学习才能学得好。因此，其他相关知识积累得越多，这里学起来也就越快，这也就是所谓的“功底”问题。某人功底深厚，意味着他见多识广，遇到的事情多，能够很快找到处理某件事情的“原型”。当然，也有一些人抽象学习能力极强，就算找不到“原型”，他也能学得很好。基本上，这类人的科学素养更高一些，在工程师、工科类学生中并不多见。

闲话少说，下面来看怎么样来使用AD转换器？

以一段源程序为例分别来解读，同时进一步理解STM32中有关符号的含义，相信以后再读库源程序，定能更上一层楼。

为看得清楚一些，以下代码用蓝色表示，而在这段代码的注释中插入的一些代码则用红色表示。从数据手册上摘录下来的内容则用黄底来表示（本来数据手册摘录部分用贴图是最好的，但是发表博文时贴图太痛苦了，，，偷点懒）。

/* ADC1 开始准备配置*/

      ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  

/*设置ADC->CR1的19：16，确定ADC工作模式，一共有10种工作模式

#define ADC_Mode_Independent                                   ((uint32_t)0x00000000) 0000：独立模式

#define ADC_Mode_RegInjecSimult                               ((uint32_t)0x00010000) 0001：混合的同步规则+注入同步模式

#define ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig                       ((uint32_t)0x00020000) 0010：混合的同步规则+交替触发模式

#define ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl                    ((uint32_t)0x00030000) 0011：混合同步注入+快速交替模式

#define ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl                   ((uint32_t)0x00040000) 0100：混合同步注入+慢速交替模式

#define ADC_Mode_InjecSimult                                  ((uint32_t)0x00050000)      0101：注入同步模式

#define ADC_Mode_RegSimult                         ((uint32_t)0x00060000)   0110：规则同步模式

#define ADC_Mode_FastInterl                        ((uint32_t)0x00070000)      0111：快速交替模式

#define ADC_Mode_SlowInterl                        ((uint32_t)0x00080000)     1000：慢速交替模式

#define ADC_Mode_AlterTrig                         ((uint32_t)0x00090000)     1001：交替触发模式

*/

      ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;

/* ADC_ScanConvMode在stm32f10x_adc.h中定义如下：

FunctionalState ADC_ScanConvMode;   

这个参数用来指定转换是扫描（多通道模式）还是单个转换（单通道模式），该参数可以被设置为DISABLE或者ENABLE。

在数据手册中，SCAN位是这样描述的：扫描模式

该位由软件设置和清除，用于开启或关闭扫描模式。在扫描模式中，由ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换。

0：关闭扫描模式

1：使用扫描模式

注：如果分别设置了EOCIE或JEOCIE位，只在最后一个通道转换完毕才会产生EOC或JEOC中断。   

这样，如果一次需要对多个通道进行转换，这位就必须设置为ENABLE。

*/

      ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

/*  FunctionalState ADC_ContinuousConvMode;

这个参数用来指定转换是连续进行还是单次进行，它可以设置为ENABLE或者DISABLE。

上面有两个参数中出现了FunctionalState数据类型，那么它是什么呢，用F12顺滕摸瓜，可以看到它的的定义如下：

typedef enum {DISABLE = 0, ENABLE = !DISABLE} FunctionalState;

因此，它相当于是一个位变量，我的理解，DISPABLE=0这个没有问题，ENABLE=!DISABLE是否应该确切的是1？？否则下面的设置就会有问题。

用这两个符号来对寄存器中的位进行设置的话，还需要提供位置信息，如下面的代码所示：

 tmpreg1 |= (uint32_t)(ADC_InitStruct->ADC_DataAlign | ADC_InitStruct->ADC_ExternalTrigConv | ((uint32_t)ADC_InitStruct->ADC_ContinuousConvMode << 1));

                     这个<<1就是位置信息，CONT是CON2寄存器的位1

推而广之，库中有很多这样的enum{ }格式的定义，那就相当于是位变量，用它们来设置时，它们本身仅提供0或都1，而要对某一位进行置1或清0的操作，在代码中必然出现<<1这样格式，而这个1就是某一位在寄存器中的位置信息。这样，我们看STM32的库和数据手册对照时，就能更直观地理解和更方便一些了。

用于设定CON2的CONT位（位1）：是否连续转换

该位由软件设置和清除。如果设置了此位，则转换将连续进行直到该位被清除。

0：单次转换模式 1：连续转换模式

*/

      ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

/*  uint32_t ADC_ExternalTrigConv;        

定义如何来触发AD转换，一共有8个可选项，以下给出两个来解释一下：

#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3    ((uint32_t)0x00040000) 

将0x00040000写成二进制，就是：

0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 0000

对照下面的说明，不难看出，第19：17位是 010，即定时器1的CC3事件触发。

#define ADC_ExternalTrigConv_None       ((uint32_t)0x000E0000) 

将0x000E0000写成二进制，就是：

0000 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000

对照下面的说明，是SWSTART方式，即用软件标志来启动转换。

关于EXTSEL[2：0]的说明：

位19:17  EXTSEL[2:0]：选择启动规则通道组转换的外部事件

这些位选择用于启动规则通道组转换的外部事件

ADC1和ADC2的触发配置如下

000：定时器1的CC1事件  100：定时器3的TRGO事件

001：定时器1的CC2事件  101：定时器4的CC4事件

010：定时器1的CC3事件  110：EXTI线11/ TIM8_TRGO，

仅大容量产品具有TIM8_TRGO功能

011：定时器2的CC2事件  111：SWSTART

ADC3的触发配置如下

000：定时器3的CC1事件  100：定时器8的TRGO事件

001：定时器2的CC3事件  101：定时器5的CC1事件

010：定时器1的CC3事件  110：定时器5的CC3事件

011：定时器8的CC1事件  111：SWSTART

*/

      ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

/*

这个是用来设定数据对齐模式的，有两种可能：

#define ADC_DataAlign_Right             ((uint32_t)0x00000000)

#define ADC_DataAlign_Left              ((uint32_t)0x00000800)

找到数据手册上的相关说明：

位11：ALIGN：数据对齐

       该位由软件设置和清除。

       0：右对齐 1：左对齐

*/

      ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;     

/*  ADC_NbrOfChannel的定义如下：

uint8_t ADC_NbrOfChannel; 

指定有多少个通道会被转换，它的值可以是1~16，这个数据将会影响到寄存器ADC_SQR1,下面是stm32f10x_adc.c中的相关代码：

......

  tmpreg2 |= (uint8_t) (ADC_InitStruct->ADC_NbrOfChannel - (uint8_t)1);

  tmpreg1 |= (uint32_t)tmpreg2 << 20;

  ADCx->SQR1 = tmpreg1;

看到mpreg1 |= (uint32_t)tmpreg2 << 20;中的：20，用上面我们刚理解到的原则，这个值的低位将在ADC_SQR1的20位，而它的值是1～16，从代码中可以看到这里又减去1，则其设置值为：0~15，即4bit就够了，那么从20往前数，也就是［23：20］，那么SQR1中这几位的用途是什么呢？顺这条线索我们去找SQR1中的23：20位，看它是怎么用的。

位23:20  L[3:0]：规则通道序列长度

这些位定义了在规则通道转

0000：1个转换

0001：2个转换

……

1111：16个转换

也就是设置一次进行几个通道的转换，看来我们的理解完全正确。

 */

      ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

通过前面一系列的设置，终于可以执行ADC_Init函数了。执行完了还不行，还要指定通道转换顺序，采样时间等，接下继续。

      /* ADC1 规则通道15（Channel15）配置（规则通道见文章开头）*/

      ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_15, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

       /* 这个函数一共有4个参数，第一个是指定转换器，根据所采用的器件的不同，可以是ADC1，ADC2，ADC3；第二个参数是指定通道号；第三个参数是指定该通道在转换序列中第几个开始转换，第四个参数是指定转换时间

第一、二个参数不难理解，这里就不再多说了，看一看第三个参数。

先看一看这个函数的内容，它在stm32f10x_adc.c中，这是STM库提供的一个函数：

void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)

{     ......前面的不写了

 /* For Rank 1 to 6 */

  if (Rank < 7)      //这个Rand就是第三个参数

  {

    /* Get the old register value */

    tmpreg1 = ADCx->SQR3;

    /* Calculate the mask to clear */

tmpreg2 = SQR3_SQ_Set << (5 * (Rank - 1));

SQR3的值如下：

//#define SQR3_SQ_Set       ((uint32_t)0x0000001F)

之所以用5去乘，看下图中的表格：ADC_SQ3中SQ1~SQ6每个都是占5位。

这下理解了：如果这个Rank是1，那么tmpreg2这个变量第[4：0]这5位将会是11111（即SQR3_SQ_Set的初始值：0x0000001f），如果Rank是2，那么tmpreg2这个变量的第[9：5]将会是11111，即tmpreg2将等于：0x000003e0，依此类推。

    /* Clear the old SQx bits for the selected rank */

    tmpreg1 &= ~tmpreg2;

    /* tmpreg2取反再与，即清掉tmpreg1中相应的5位*/

    tmpreg2 = (uint32_t)ADC_Channel << (5 * (Rank - 1));

    /*这次tmpreg2取的是通道值了，然后同相根据Rank的值左移5、10或更多位 */

    tmpreg1 |= tmpreg2;

    /* Store the new register value */

    ADCx->SQR3 = tmpreg1;

  }

*/

第四个参数是采样时间设定，代码如下：

    tmpreg2 = (uint32_t)ADC_SampleTime << (3 * ADC_Channel);

    /* 设定新的采样时间，这里为什么用3，理由和上面的5一样，看下图。*/

    tmpreg1 |= tmpreg2;

    /* Store the new register value */

ADCx->SMPR2 = tmpreg1;

接下来还有两件事要做，第一件是允许DMA传输

      /* Enable ADC1 DMA */

      ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

  第二件是打开ADC1开始转换。

      /* Enable ADC1 */

      ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

这两件事情都不麻烦，所以就不再分析了。

至此一次ADC转换配置完毕。很麻烦......也许功能强大的副产品就是麻烦吧，没有办法。