ADC采样技术解析:掌握STM32F103C8T6的模数转换功能

发布时间: 2024-05-01 10:15:45 阅读量: 104 订阅数: 41
![ADC采样技术解析:掌握STM32F103C8T6的模数转换功能](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/a1dced01b63244faad5e18e8ae937ef3.png) # 2.1 ADC的基本原理和架构 ### 2.1.1 ADC的量化和采样过程 模数转换器(ADC)是一种将模拟信号(连续电压或电流)转换为数字信号(离散电压或电流)的电子器件。ADC的量化过程将模拟信号分成一系列离散的电压或电流值,每个值对应一个数字代码。采样过程则是在特定时间点对模拟信号进行测量,并将其转换为数字代码。 ### 2.1.2 ADC的误差和性能指标 ADC的性能指标包括分辨率、精度、转换时间、采样速率和线性度。分辨率表示ADC可以区分的最小电压或电流变化,单位为位(bit)。精度表示ADC转换结果与实际模拟信号之间的最大偏差,单位为位(bit)或百分比(%)。转换时间表示ADC完成一次转换所需的时间,单位为微秒(μs)或纳秒(ns)。采样速率表示ADC每秒可以转换的采样数,单位为每秒采样数(SPS)。线性度表示ADC转换结果与实际模拟信号之间的最大非线性偏差,单位为位(bit)或百分比(%)。 # 2. STM32F103C8T6 ADC模块的理论基础 ### 2.1 ADC的基本原理和架构 #### 2.1.1 ADC的量化和采样过程 ADC(模数转换器)将模拟信号(连续时间和连续幅度)转换为数字信号(离散时间和离散幅度)。量化过程将模拟信号的连续幅度值离散化为有限个数字值,而采样过程将模拟信号的连续时间值离散化为有限个时间点。 ADC的量化和采样过程如下: 1. **采样:**ADC通过采样保持电路(SH)对模拟信号进行采样,将模拟信号在特定时间点上的幅度值保持住。 2. **量化:**ADC通过比较器将采样后的模拟信号与一组参考电压进行比较,确定模拟信号属于哪个量化区间,并将其转换为对应的数字值。 #### 2.1.2 ADC的误差和性能指标 ADC的误差主要包括: * **量化误差:**由于量化过程的离散化,导致模拟信号的实际值与数字值之间存在误差。 * **非线性误差:**ADC的量化特性不完全线性,导致数字值与模拟信号的实际值之间存在非线性误差。 * **增益误差:**ADC的增益与理想值存在偏差,导致数字值与模拟信号的实际值之间存在增益误差。 * **偏移误差:**ADC的零点与理想值存在偏差,导致数字值与模拟信号的实际值之间存在偏移误差。 ADC的性能指标主要包括: * **分辨率:**ADC量化后数字值的位数,表示ADC可以区分的模拟信号幅度最小变化。 * **采样速率:**ADC每秒钟可以转换的模拟信号采样次数。 * **转换时间:**ADC完成一次量化和采样过程所需的时间。 * **信噪比(SNR):**ADC输出信号中信号功率与噪声功率之比,表示ADC抗噪声的能力。 ### 2.2 STM32F103C8T6 ADC模块的寄存器和配置 #### 2.2.1 ADC的控制和配置寄存器 STM32F103C8T6 ADC模块的控制和配置寄存器主要包括: * **ADC_CR1:**控制ADC的使能、采样时间、连续转换模式等。 * **ADC_CR2:**控制ADC的触发源、外部触发极性、DMA传输使能等。 * **ADC_SMPR1/2:**控制ADC各通道的采样时间。 * **ADC_SQR1/2/3:**控制ADC的扫描顺序和转换通道。 #### 2.2.2 ADC的通道选择和采样时间 STM32F103C8T6 ADC模块共有16个模拟输入通道,通过ADC_SQR1/2/3寄存器进行通道选择。 ADC的采样时间通过ADC_SMPR1/2寄存器进行配置,采样时间越长,转换精度越高,但转换速度越慢。 ```c // 配置ADC通道1的采样时间为239.5个时钟周期 ADC_SMPR1 |= ADC_SMPR1_SMP1_2; ``` # 3.1 ADC的初始化和配置 #### 3.1.1 ADC时钟的配置 ADC时钟的配置是ADC模块正常工作的前提,STM32F103C8T6 ADC模块的时钟源可以是APB2时钟或APB1时钟,具体选择取决于ADC模块的配置。 ```c // 配置ADC时钟为APB2时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); // 配置ADC时钟为APB1时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_ADC2, ENABLE); ``` #### 3.1.2 ADC通道的配置 ADC通道的配置决定了ADC模块可以采集哪些模拟信号,STM32F103C8T6 ADC模块共有16个模拟通道,可以通过寄存器配置选择需要采集的通道。 ```c // 配置ADC通道1为模拟输入 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_55C ```
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