ADC工作原理PPT演示课件

1普中STM32开发板带您进入ARM世界STM32 STM32 ADCADC工作原理工作原理2普中STM32开发板带您进入ARM世界一：一：ADCADC介绍介绍 12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。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。模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。ADC 的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。3普中STM32开发板带您进入ARM世界二：二：ADCADC主要特征主要特征 12位分辨率 规则转换、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断 单次和连续转换模式 从通道0到通道n的自动扫描模式 间断模式执行 自校准 带内嵌数据一致性的数据对齐 采样间隔可以按通道分别编程 规则转换和注入转换均有外部触发选项 双重模式(带2个或以上ADC 的器件)4普中STM32开发板带您进入ARM世界 ADC转换时间：STM32F103xx增强型产品：时钟为56MHz时为1s (时钟为72MHz为1.17s)STM32F101xx基本型产品：时钟为28MHz时为1s (时钟为36MHz为1.55s)STM32F102xxUSB型产品：时钟为48MHz 时为1.2s STM32F105xx和STM32F107xx产品：时钟为56MHz时为1s (时钟为72MHz为1.17s)ADC供电要求：2.4V到3.6V ADC输入范围：VREF-VIN VREF+规则通道转换期间有DMA请求产生。5普中STM32开发板带您进入ARM世界6普中STM32开发板带您进入ARM世界ADC1ADC1ADC2ADC2ADC3ADC3通道0PA0PA0PA0通道1PA1PA1PA1通道2PA2PA2PA2通道3PA3PA3PA3通道4PA4PA4通道5PA5PA5通道6PA6PA6通道7PA7PA7通道8PB0PB0通道9PB1PB1通道10PC0PC0PC0通道11PC1PC1PC1通道12PC2PC2PC2通道13PC3PC3PC3通道14PC4PC4通道15PC5PC5通道16温度传感器7普中STM32开发板带您进入ARM世界三：通道选择三：通道选择 有16个多路通道。可以把转换组织成两组：规则组和注入组。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应写入ADC_SQR1寄存器的L3:0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应写入ADC_JSQR寄存器的L1:0位中。如果ADC_SQRx或ADC_JSQR寄存器在转换期间被更改，当前的转换被清除，一个新的启动脉冲将发送到ADC 以转换新选择的组。温度传感器和通道ADC1_IN16相连接，内部参照电压VREFINT和ADC1_IN17相连接。可以按注入或规则通道对这两个内部通道进行转换。注意：温度传感器和VREFINT只能出现在主ADC1 中。8普中STM32开发板带您进入ARM世界四：单次转换模式四：单次转换模式 单次转换模式下，ADC只执行一次转换。该模式既可通过设置ADC_CR2 寄存器的ADON位(只适用于规则通道)启动也可通过外部触发启动(适用于规则通道或注入通道)，这时CONT位为0。一旦选择通道的转换完成：如果一个规则通道被转换：转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中 EOC(转换结束)标志被设置 如果设置了EOCIE，则产生中断。如果一个注入通道被转换：转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中 JEOC(注入转换结束)标志被设置 如果设置了JEOCIE位，则产生中断。然后ADC停止。9普中STM32开发板带您进入ARM世界五：连续转换模式五：连续转换模式 在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的ADON位启动，此时CONT位是1。每个转换后：如果一个规则通道被转换：转换数据被储存在16位的ADC_DR寄存器中 EOC(转换结束)标志被设置 如果设置了EOCIE，则产生中断。如果一个注入通道被转换：转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中 JEOC(注入转换结束)标志被设置 如果设置了JEOCIE位，则产生中断。10普中STM32开发板带您进入ARM世界六：扫描模式六：扫描模式 此模式用来扫描一组模拟通道。扫描模式可通过设置ADC_CR1寄存器的SCAN位来选择。一旦这个位被设置，ADC扫描所有被ADC_SQRX 寄存器(对规则通道)或ADC_JSQR(对注入通道)选中的所有通道。在每个组的每个通道上执行单次转换。在每个转换结束时，同一组的下一个通道被自动转换。如果设置了CONT位，转换不会在选择组的最后一个通道上停止，而是再次从选择组的第一个通道继续转换。如果设置了DMA位，在每次EOC后，DMA控制器把规则组通道的转换数据传输到SRAM 中。而注入通道转换的数据总是存储在ADC_JDRx寄存器中。11普中STM32开发板带您进入ARM世界七：间断模式七：间断模式 规则组规则组 此模式通过设置ADC_CR1 寄存器上的DISCEN位激活。它可以用来执行一个短序列的n次转换(n=8)，此转换是ADC_SQRx寄存器所选择的转换序列的一部分。数值n由ADC_CR1寄存器的DISCNUM2:0位给出。一个外部触发信号可以启动ADC_SQRx 寄存器中描述的下一轮n次转换，直到此序列所有的转换完成为止。总的序列长度由ADC_SQR1寄存器的L3:0定义。举例：n=3，被转换的通道=0、1、2、3、6、7、9、10 第一次触发：转换的序列为 0、1、2 第二次触发：转换的序列为 3、6、7 第三次触发：转换的序列为 9、10，并产生EOC事件 第四次触发：转换的序列 0、1、2 注意：当以间断模式转换一个规则组时，转换序列结束后不自动从头开始。当所有子组被转换完成，下一次触发启动第一个子组的转换。在上面的例子中，第四次触发重新转换第一子组的通道 0、1和2。12普中STM32开发板带您进入ARM世界注入组注入组 此模式通过设置ADC_CR1 寄存器的JDISCEN位激活。在一个外部触发事件后，该模式按通道顺序逐个转换ADC_JSQR寄存器中选择的序列。一个外部触发信号可以启动ADC_JSQR寄存器选择的下一个通道序列的转换，直到序列中所有的转换完成为止。总的序列长度由ADC_JSQR寄存器的JL1:0位定义。例子：n=1，被转换的通道=1、2、3 第一次触发：通道1被转换 第二次触发：通道2被转换 第三次触发：通道3被转换，并且产生EOC和JEOC事件 第四次触发：通道1被转换 注意：1 当完成所有注入通道转换，下个触发启动第1个注入通道的转换。在上述例子中，第四个触发重新转换第1个注入通道1。2 不能同时使用自动注入和间断模式。3 必须避免同时为规则和注入组设置间断模式。间断模式只能作用 于一组转换。13普中STM32开发板带您进入ARM世界八：八：ADCADC时钟配置时钟配置void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2)；输入参数范围：#define RCC_PCLK2_Div2 (uint32_t)0 x00000000)#define RCC_PCLK2_Div4 (uint32_t)0 x00004000)#define RCC_PCLK2_Div6 (uint32_t)0 x00008000)#define RCC_PCLK2_Div8 (uint32_t)0 x0000C000)STM32的ADC最大的转换速率为1Mhz,也就是转换时间为1us(在ADCCLK=14M,采样周期为1.5个ADC时钟下得到)，不要让ADC的时钟超过14M，否则将导致结果准确度下降。14普中STM32开发板带您进入ARM世界九：九：ADCADC的采样时间的采样时间 可编程的通道采样时间 ADC 使用若干个ADC_CLK 周期对输入电压采样，采样周期数目可以通过ADC_SMPR1 和ADC_SMPR2寄存器中的SMP2:0位更改。每个通道可以分别用不同的时间采样。总转换时间如下计算：TCONV=采样时间+12.5个周期 例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5周期 TCONV=1.5+12.5=14周期=1s 常见的周期有：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。15普中STM32开发板带您进入ARM世界十：数据对齐十：数据对齐 ADC_CR2寄存器中的ALIGN位选择转换后数据储存的对齐方式。数据可以左对齐或右对齐，如图29和图30所示。注入组通道转换的数据值已经减去了在ADC_JOFRx寄存器中定义的偏移量，因此结果可以是一个负值。SEXT位是扩展的符号值。对于规则组通道，不需减去偏移值，因此只有12个位有效。16普中STM32开发板带您进入ARM世界十一：校准十一：校准 ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。在校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差。通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。建议在上电时执行一次ADC校准。校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR 中。注意：1 建议在每次上电后执行一次校准。2 启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=0)超过至少两个ADC时钟周期。