STM32 ADC原理与应用：数字化模拟世界的实用教程

# 1. STM32 ADC基本原理**

**1.1 ADC简介及工作原理**

ADC（模数转换器）是一种将模拟信号（如电压、电流）转换为数字信号的电子器件。它在STM32微控制器中扮演着重要的角色，使微控制器能够感知和处理来自外部世界的模拟信号。ADC的工作原理是通过比较输入信号与内部参考电压，然后根据比较结果生成一个与输入信号成正比的数字值。

**1.2 STM32 ADC架构及配置**

STM32微控制器集成了高性能ADC模块，该模块包含多个通道、可配置的分辨率和采样率。ADC模块的架构包括一个多路复用器、一个模数转换器和一个数字滤波器。通过配置ADC模块的寄存器，可以设置采样时间、分辨率、触发源和中断使能等参数，以满足不同的应用需求。

# 2. STM32 ADC编程技巧

### 2.1 ADC采样模式和转换时间

STM32 ADC提供两种采样模式：单次采样模式和连续采样模式。

#### 2.1.1 单次采样模式

单次采样模式下，ADC在收到触发信号后，进行一次采样和转换，然后进入待机状态。这种模式适用于低速采样应用，例如测量电池电压或温度。

#### 2.1.2 连续采样模式

连续采样模式下，ADC在收到触发信号后，连续进行采样和转换，直到收到停止信号为止。这种模式适用于高速采样应用，例如采集音频信号或图像数据。

**转换时间**

ADC的转换时间是指从采样开始到转换结果输出的时间。转换时间受ADC时钟频率、采样率和分辨率的影响。

### 2.2 ADC中断处理

ADC中断处理是提高ADC效率和响应速度的重要手段。

#### 2.2.1 ADC中断配置

ADC中断可以在ADC配置寄存器中配置。中断源包括：

- **EOC中断：**当转换完成时触发。
- **OVR中断：**当转换结果溢出时触发。
- **EOS中断：**当连续采样模式下所有通道转换完成时触发。

#### 2.2.2 ADC中断服务程序

ADC中断服务程序（ISR）负责处理ADC中断。ISR通常包含以下步骤：

1. 清除中断标志位。
2. 读取转换结果。
3. 处理转换结果。
4. 重新配置ADC（如果需要）。

**代码示例：**

void ADC_IRQHandler(void)
{
    // 清除EOC中断标志位
    ADC1->SR &= ~ADC_SR_EOC;

    // 读取转换结果
    uint16_t adc_value = ADC1->DR;

    // 处理转换结果
    // ...

    // 重新配置ADC
    // ...
}

### 2.3 ADC应用实例

STM32 ADC广泛应用于各种电子设备中，以下介绍两个典型的应用实例。

#### 2.3.1 电压测量

**原理：**

ADC可以测量模拟电压信号。通过将外部电压源连接到ADC输入引脚，可以测量电压值。

**程序设计：**

// 配置ADC
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStruct.ADC_NbrOfConversion = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

// 启动ADC转换
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);

// 等待转换完成
while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));

// 读取转换结果
uint16_t adc_value = ADC_GetConversionValue(ADC1);

#### 2.3.2 温度测量

**原理：**

STM32内部集成了温度传感器。通过读取温度传感器的数据，可以测量芯片温度。

**程序设计：**

// 使能温度传感器
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);

// 配置ADC
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTr