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STM32F103系列有3个ADC,精度为12位,每个ADC最多有16个外部通道。其中ADC1和ADC2都有16个外部通道,ADC3根据CPU引脚的不同通道数也不同,一般都有8个外部通道。ADC的模式非常多,功能非常强大。

ADC输入范围为:VREF- ≤ VIN ≤ VREF+,具体电压由VREF-、VREF+、VDDA、VssA这4个外部引脚决定。
在设计原理图的时候,一般把VssA和VREF-接地,把VREF+和VDDA接3V3,得到ADC的输入电压范围为0~3.3V。
如果想让 输入的电压范围变宽,达到可以测试负电压或者更高的正电压,则可以在外部加一个电压调理电路,把需要转换的电压抬升或者降压到 0~3.3V,这样ADC就可以测量。
确定好ADC的输入电压之后,电压通过通道输入到ADC。STM32的ADC有18个通道,其中外部的16个通道就是框图中的ADCx_IN0~ADCx_IN15,这16个通道对应着不同的 lO口。ADC1/2/3还有内部通道:ADC1的通道16连接到了芯片内部的温度传感器,Vrefint连接到了通道17;ADC2的模拟通道16和17连接到了内部的VSS;ADC3的模拟通道9、14、15、16和17连接到了内部的VSS。

外部的16个通道在转换的时候又分为规则通道和注入通道,其中规则通道最多有16路,注入通道最多有4路。
(1) 规则通道:我们用到的都是这个通道。
(2) 注入通道:是一种在规则通道转换的时候强行插入要转换的一种通道。如果在规则通道转换过程中有注入通道插队,那么就要先转换完注入通道,等注入通道转换完成后,再回到规则通道的转换流程。所以,注入通道只有在规则通道存在时才会出现。
规则序列寄存器有3个(SQR3、SQR2、 SQR1)。SQR3控制着规则序列中的第1~6个转换,对应的位为:SQ1[4:0] ~ SQ6[4:0],第一次转换的是位4:0 SQ1[4:0]。SQR2控制着规则序列中的第7~12个转换,对应的位为:SQ7[4:0] ~ SQ12[4:0]。SQR1控制着规则序列中的第13~16个转换,对应位为:SQ13[4:0] ~ SQ16[4:0]。
具体使用多少个通道,由SQR1的位L[3:0]决定,最多16个通道。

注入序列寄存器JSQR只有一个,最多支持4个通道,具体多少个由JSQR的JL[2:0]决定。如果JL的值小于4,则JSQR与SQR决定转换顺序的设置不一样,第一次转换的不是JSQR1[4:0],而是JCQRx[4:0],x=(4-JL),与SQR相反。如果JL=00(1个转换),那么转换的顺序从JSQR4[4:0]开始,而不是从JSQR1[4:0]开始。当JL等于4时,与SQR一样。
通道选好了,转换的顺序也设置好了,接下来开始转换。ADC可以由ADC控制寄存器2 (ADC_CR2) 的ADON位来控制,写1的时候开始转换,写0的时候停止转换( 开启ADC转换最简单的控制方式 )。
除此之外,ADC还支持触发转换,这个触发包括内部定时器触发和外部IO触发。触发源有很多,具体选择哪一种触发源,由ADC控制寄存器2 (ADC_CR2) 的EXTSEL[2:0]和JEXTSEL[2:0]位控制。EXTSEL[2:0]用于选择规则通道的触发源,JEXTSEL[2:0]用于选择注入通道的触发源。选定好触发源之后,触发源是否要激活,则由ADC控制寄存器2 (ADC_CR2)的EXTTRIG和JEXTTRIG位来激活。
ADC输入时钟ADC_CLK由PCLK2经过分频产生,最大是14MHz。分频因子由RCC时钟配置寄存器RCC_CFGR的位15:14 ADCPRE[1:0]设置,可以是2、4、6、8分频。
注:没有1分频。一般设置 PCLK2=HCLK=72MHz。
ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入的电压进行采样,采样的周期数可通过ADC采样时间寄存器ADC_SMPR1和ADC_SMPR2中的SMP[2:0]位设置,ADC_SMPR2控制的是通道0~9,ADC_SMPR1控制的是通道10~17。每个通道可以分别用不同的时间采样。其中采样周期最小是1.5个(如果要达到最快的采样可以设置采样周期为1.5周期)。
这里说的 周期就是 1 / ADC_CLK。
ADC的转换时间与ADC的输入时钟和采样时间有关,公式为:Tconv = 采样时间 + 12.5个周期。
ADCLK=14MHz(最高),采样时间设置为1.5周期(最快),那么总的转换时间 (最短)Tconv = 1.5周期 + 12.5周期 = 14周期 = 1
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