STM32 ADC采样
目录
1.基础概念
2.原理：ADC采样过程分为四步：采样、保持、量化、编码。
3.采样定理
4.采样保持放大器（SHA）
5.ADC电压值转换
6.ADC轮询采样
1.基础概念
ADC 全称：Analog-to-Digital Converter，指模拟/数字转换器，就是将模拟信号转换成数字信号
①模拟信号：是连续变化的，具有电路简单，分辨率很高的特点，抗噪声能力弱
②数字信号：是离散变化的，抗噪声能力强，便于存储和交换，可用于加密
2.原理：ADC采样过程分为四步：采样、保持、量化、编码。
①采样是指将模拟波形在时域上进行切分，每个切片大小大致等于原来的波形的值，这过程往往回丢失一些信息
②采样保持：如果被采样的模拟信号的变化频率相对于A/D转换器的速度来说比较高，为保证转换精度，需要在A/D转换之前加上采样保持电路，使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变。
③量化：在采样完后给每个时间片分配一个数字，这样的过程称为量化
④编码: 量化后的数值还需通过编码用一个二进制代码表示出来，经过编码后得到的就是AD转换结果的数字量，二进制编码的位宽等于ADC的位宽。
3.采样定理
又称奈奎斯特采样定理，即当采样频率fs大于采样信号最高频率fmax的两倍时，采样后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。公式 ：fs>2*fn
4.采样保持放大器（SHA）
采样保持过程将已采样的模拟电压在一段必要的时间内保持恒定，以便让ADC将模拟电压转换成数字形式。
一个基本的SHA如图,开始的时候模拟开关闭合，通过输入缓冲放大器对模拟电压进行采样，电容C存储或保存采样电压一段时间，输出缓冲放大器提供一个高输入阻抗来防止电容快速掉电。ADI要求输出缓冲器的输入阻抗足够高，以便电容可以保持时间内放电少于1LSB
5.ADC电压值转换
1.首先确定ADC是几位的，即确定最大数值是多少。比如一个8位的ADC，最大值是0xFF，就是255。
（一般芯片手册会有说明）
2.然后确定最大值时对应的参考电压值。一般而言最大值对应3.3V。这个你需要看这个芯片ADC模块的说明。寄存器中有对于输入信号参考电压的设置。
3.计算电压，读取的ADC数值除以最大数值再乘以参考电压值。比如你ADC值为0x55，那么实际值就是0x55/(0xFF+1)*3.3V = 1.65V
4.验证计算值。你可以用电压表量一下对应的引脚，看看计算值和实际值是否一样。
/********************************************************//** AT89C52+ADC0832+LCD1602 **//** 用ADC0832采集电压，并在1602上显示电压值 **//********************************************************/#include <reg52.h>#include <intrins.h>typedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8;bit RW=0;sbit RS=P2^7;sbit EN=P2^6; sbit CLK=P1^0;sbit DIO=P1^1;sbit CS=P1^3;u8 len;u8 Display_Buffer[4];void LcdInit();void delay_us(u8 us);void delay_ms(u8 ms);void LcdDisplay(u8 x,u8 y, u8 *str);void LcdSetCursor(u8 x,u8 y);void LcdStar();void write_con(u8 con);void write_dat(u8 dat);u8 Get_AD_Result(){u8 i;u8 data1=0,data2=0;CS=0;//第一个下降沿到来前，DI需置1，起始控制位，开始转换CLK=0;DIO=1; _nop_(); CLK=1;_nop_();//第二个下降沿到来前，设D=1/0，选择单端/差分（SGL/DIF）模式中的单端输入模式CLK=0;DIO=1; _nop_(); CLK=1; _nop_(); //第三个下降沿到来前，设D=0/1，选择CH0/CH1，这里选择单通道ch0 CLK=0;DIO=1; _nop_(); CLK=1;DIO=0; _nop_(); //第四个下降沿到来前,DI =1 CLK=0;DIO=1; _nop_();//4-11，共8个下降沿 DO输出转换信号，读取数据（MSB-->LSB） for(i=0;i<8;i++){CLK=1;_nop_();CLK=0;_nop_();data1=(data1<<1)|(u8)DIO;}//11-18，共8个下降沿，读取数据（LSB）-->MSB） for(i=0;i<8;i++){data2=data2|((u8)DIO<<i);CLK=1;_nop_();CLK=0;_nop_();}CS=1;//如果MSB-->LSB和LSB）-->MSB读取数据结果相同，返回读取结果，否则0return(data1==data2)?data1:0;}//-----------------------------------------// 主函数//-----------------------------------------void main(){u8 Data;LcdInit();LcdStar();while(1){//获取AD转换值 最大值255对应最高电压5.000v 显示三个数 使用500Data =Get_AD_Result()*500.0/255;Display_Buffer[0]= Data/100+'0'; Display_Buffer[1]= '.';Display_Buffer[2]=Data/10%10+'0'; Display_Buffer[3]=Data%10+'0';LcdDisplay(9,1, Display_Buffer);}}//-----------------------------------------// 延时us和1ms函数//-----------------------------------------void delay_us(u8 us){while(us--);}void delay_ms(u8 ms){while(ms--){delay_us(248);delay_us(248);}}//-----------------------------------------// lcd1602显示//-----------------------------------------//lcd初始化void LcdInit(){write_con(0x01);//清屏write_con(0x38);//设置16*2显示,配置8位数据接口write_con(0x38);//设置16*2显示,配置8位数据接口write_con(0x0C);//开显示，光标关，闪烁关,去黑块write_con(0x06);//写数据时光标右移，画面不动}void LcdStar(){u8 code str[]="Voltage measure";u8 tab[]="Voltage=";LcdInit(); //初始化1602液晶 LcdDisplay(1,0,str);LcdDisplay(1,1,tab);LcdDisplay(9,1,"..."); //默认初始化温度00LcdDisplay(13,1,"V"); //添加V电压}//设置显示RAM 起始地址，亦即光标位置，（x，y）对应屏幕上的起始坐标void LcdSetCursor(u8 x,u8 y){u8 addr;if(y==0) //由输入的屏幕坐标计算显示RAM的地址addr=0x00+x; //第一行字符地址从0x00起始elseaddr=0x40+x; //第二行字符地址从0x40起始write_con(addr|0x80); //设置RAM地址}//设置显示RAM 起始地址，亦即光标位置，（x，y）对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针void LcdDisplay(u8 x,u8 y,u8 *str){LcdSetCursor(x,y); //设置起始地址 while(*str !='\0') //连续写入字符串数据，直到检测到结束符{write_dat(*str++); //先取str指向的数据，然后str自加1delay_us(100);}}//lcd1602写指令void write_con(u8 con){P0=con;RS=0;RW=0;EN=1;delay_us(200);EN=0;}//lcd1602写数据void write_dat(u8 dat){P0=dat;RS=1;RW=0;EN=1;delay_us(200);EN=0;}6.ADC轮询采样
在STM32 ADC轮询转换通道中，下一个通道开启时前一个通道不需要手动关闭，ADC会自动切换到下一个通道进行采集。
ADC轮询转换通道的原理和过程：
ADC（Analog-to-Digital Converter）是模拟信号转换为数字信号的电路。在STM32中，ADC是一个十分重要的外设，它可以将模拟信号转换为数字信号，供微处理器进行处理。
ADC的转换方式有多种，其中轮询转换通道是最基本的一种，它的原理是：在一次转换完成之后，自动切换到下一个通道进行采集，直到所有通道采集完成，然后产生一个转换结束的中断。
下面是一个简单的ADC轮询转换通道的代码示例:
初始化ADC模块：设置ADC通道和转换模式等参数，以及开启ADC时钟。
获取采样数据：通过设置ADC转换模式为单次转换或连续转换，轮流对3个通道进行采样，将采样结果存储到缓冲区中。
数据处理：将采样结果进行处理，比如进行滤波、校准等操作，得到最终的采样数据。
计算采样时间和定采样周期：采样时间是指从开始采样到采样结束所需的时间，可以通过软件延时或硬件定时器实现。采样周期是指两次采样之间的时间间隔，可以根据需要进行设置。
以下是采样的代码实现和注释：
复制#include "bf7006_adc.h"#define ADC_BUFFER_SIZE 16 // 缓冲区大小 #define ADC_SAMPLE_TIME 10 // 采样时间，单位为ms #define ADC_SAMPLE_PERIOD 100 // 采样周期，单位为msstatic uint16_t adc_buffer[ADC_BUFFER_SIZE]; // 采样数据缓冲区 static uint8_t adc_buffer_index = 0; // 缓冲区索引/*** @brief 初始化ADC模块*/ void adc_init(void) {HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, ADC_CHANNEL_0, ADC_MODE_SINGLE); // 配置ADC通道0为单次转换模式HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, ADC_CHANNEL_1, ADC_MODE_SINGLE); // 配置ADC通道1为单次转换模式HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, ADC_CHANNEL_2, ADC_MODE_SINGLE); // 配置ADC通道2为单次转换模式HAL_ADC_Start(&hadc); // 开启ADC转换 }/*** @brief 获取采样数据*/ void adc_sample(void) {HAL_ADC_Start(&hadc); // 开始转换HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, ADC_SAMPLE_TIME); // 等待转换完成adc_buffer[adc_buffer_index++] = HAL_ADC_GetValue(&hadc); // 保存采样结果if (adc_buffer_index >= ADC_BUFFER_SIZE) { // 缓冲区已满，重置索引adc_buffer_index = 0;} }/*** @brief 数据处理*/ uint16_t adc_process_data(void) {uint16_t result = 0;for (uint8_t i = 0; i < ADC_BUFFER_SIZE; i++) { // 对所有采样数据进行求和result += adc_buffer[i];}result /= ADC_BUFFER_SIZE; // 求平均值return result; }/*** @brief 计算采样周期*/ uint32_t adc_calculate_period(void) {return ADC_SAMPLE_PERIOD - ADC_SAMPLE_TIME; // 采样周期减去采样时间即为等待时间 }
开发板的ADC模块有三个通道，可以通过轮询的方式进行连续转换采样。下面是采样原理和过程：采样原理：ADC模块将模拟信号转换为数字信号，采样过程中需要注意采样精度和采样速率。采样精度指的是数字信号的位数，采样速率指的是每秒钟采样的次数。采样过程：1. 初始化ADC模块，设置ADC通道和采样精度；
2. 设置ADC转换模式为连续转换模式；
3. 启动ADC转换；
4. 轮询ADC转换完成标志位，读取ADC转换结果；
5. 对采样数据进行处理和计算。下面是代码注释及解析：```c
#include "xxxx_adc.h"#define ADC_CHANNEL_NUM 3 // ADC通道数
#define ADC_SAMPLE_NUM 10 // 每个通道采样次数static uint16_t adc_data[ADC_CHANNEL_NUM][ADC_SAMPLE_NUM]; // 存储采样数据的数组void adc_init(void)
{ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;ADC_InitStruct.ADC_Channel = ADC_Channel_0; // 设置ADC通道ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12Bit; // 设置采样精度为12位ADC_Init(&ADC_InitStruct);ADC_Cmd(ENABLE); // 使能ADC模块
}void adc_sample(void)
{uint8_t i, j;ADC_ContinuousModeCmd(ENABLE); // 设置ADC转换模式为连续转换模式ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); // 启动ADC转换for (i = 0; i < ADC_CHANNEL_NUM; i++) {for (j = 0; j < ADC_SAMPLE_NUM; j++) {while (!ADC_GetFlagStatus(ADC_FLAG_EOC)); // 轮询ADC转换完成标志位adc_data[i][j] = ADC_GetConversionValue(); // 读取ADC转换结果}}ADC_ContinuousModeCmd(DISABLE); // 关闭ADC转换模式
}void adc_process(void)
{uint8_t i, j;uint32_t sum;float average;for (i = 0; i < ADC_CHANNEL_NUM; i++) {sum = 0;for (j = 0; j < ADC_SAMPLE_NUM; j++) {sum += adc_data[i][j]; // 对采样数据进行求和}average = (float)sum / ADC_SAMPLE_NUM; // 计算采样数据的平均值// 对采样数据进行处理和计算}
}int main(void)
{adc_init(); // 初始化ADC模块while (1) {adc_sample(); // 进行采样adc_process(); // 对采样数据进行处理和计算}
}
```在上面的代码中，我们通过`adc_init()`函数初始化ADC模块，设置ADC通道和采样精度。在`adc_sample()`函数中，我们设置ADC转换模式为连续转换模式，并启动ADC转换。然后，我们通过轮询ADC转换完成标志位，读取ADC转换结果，并将采样数据存储到数组中。最后，在`adc_process()`函数中，我们对采样数据进行处理和计算。关于采样时间和采样周期的计算，可以根据采样精度和采样速率进行计算。采样时间可以通过以下公式计算：采样时间 = 1 / 采样速率采样周期可以通过以下公式计算：采样周期 = 采样时间 x 采样次数在实际应用中，我们可以根据需要调整采样精度和采样速率，以满足应用的要求。STM32 ADC采样相关推荐
- STM32 ADC 采样 频率的确定
一 STM32 ADC 采样频率的确定 1. : 先看一些资料,确定一下ADC 的时钟: (1),由时钟控制器提供的ADCCLK 时钟和PCLK2(APB2 时钟)同步.CLK 控制器为A ...
- STM32 ADC采样使用内部参考电压
整理也能进步!写得清楚才能理解更深. [问题背景] 在使用ADC时,通常的用法是Vref+接电源VDD3.3V,然后计算时直接用3.3V做参考电压,但是这种方法忽略了一些情况如供电电压有可能随外部一些 ...
- STM32的ADC采样与多通道ADC采样
一 单通道采样 参考资料: <STM32库开发实战指南> 刘火良,杨森著 原理性质的东西还是少讲,因为上面那本书里面讲解的很详细了,直接来看硬件电路图 这里使用的是3362电位器(10K ...
- adc 采样时间 采样周期数 采样频率计算（以stm32为例）
ADC转换就是输入模拟的信号量,单片机转换成数字量.读取数字量必须等转换完成后,完成一个通道的读取叫做采样周期.采样周期一般来说＝转换时间+读取时间.而转换时间＝采样时间+12.5个时钟周期.采样时间 ...
- 【STM32】定时器TIM触发ADC采样，DMA搬运到内存（超详细讲解）
TIM+ADC+DMA原理 一般情况下,当我们需要进行采样的时候,需要用到ADC.例如:需要对某个信号进行定时采样(也就是隔一段时间,比如说2ms). 本文提供的解决方案是:使用ADC的定时器触发AD ...
- STM32 ADC多通道规则采样和注入采样
layout: post tags: [STM32] comments: true 文章目录 layout: post tags: [STM32] comments: true 什么是ADC? STM ...
- STM32多通道ADC采样获取GY-25A倾角传感器模拟输出数据
STM32多通道ADC采样获取GY-25A倾角传感器模拟输出数据 GY-25A模块是新型的倾角传感器模块,具有X和Y两轴模拟角度输出和串口角度输出的功能.这里介绍STM32获取GY-25A模拟输出的角 ...
- STM32多通道ADC采样获取MCP9701模拟温度传感器温度输出数据
STM32多通道ADC采样获取MCP9701模拟温度传感器温度输出数据 市面上常见的模拟温度传感器有TI的LM35系列,然后使用中并不简便.MCP9701是Microchip公司推出的相似的模拟温度传 ...
- STM32+FreeRTOS+CUBEMX_学习笔记（五 ）ADC采样
ADC的各种模式 前言 1.STM系列ADC的参数: 2.ADC的几种工作模式 单次转换模式 连续转换模式 DMA 双ADC模式 3.函数 4.具体操作 参考资料 前言 ADC采样是一种常见的功能 1 ...
最新文章
- 独家 | PyCaret 2.1横空出世-有什么新的内容？
- CSS命名方法(笔记)
- 在使用Asp.net制作网站的时候遇到的问题(二)
- pragma pack(1) and #pragma pack(push,1)
- 2、基于wsgiref模块DIY一个web框架
- LINQ系列：LINQ to XML操作
- Linux目录/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin的区别
- LeetCode 1954. 收集足够苹果的最小花园周长（数学）
- a算法TSP旅行商java_A*算法实现旅行商问题（人工智能报告，付代码）
- AIX 文件操作和AIX 目录操作
- LogManager分析
- JavaScript学习（二十九）—JS常用的事件
- 网易云api如何调用_谈谈网易云如何快速升级
- php字符是否在字符串中出现,php 判断一个字符串中的字符是否都在另一个中出现(算法)...
- web测试要点及基本方法
- java导入jdk源码_eclipse导入JDK源码
- NVMe PM951 硬盘写入速度优化
- 财务管理系统如何帮助企业实现财务自动化管理？
- css 设置图片原来大小,用CSS设置背景图像的大小？
- Android系统 linux内核按键驱动开发