STM32 ADC与DAC：模拟信号处理的利器，解锁数据采集与转换

# 1. STM32 ADC与DAC概述

STM32微控制器集成了强大的模拟外设，包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。ADC用于将模拟信号转换为数字信号，而DAC用于将数字信号转换为模拟信号。

ADC和DAC在嵌入式系统中有着广泛的应用，例如数据采集、信号处理、电机控制和音频播放。STM32 ADC和DAC具有高精度、低功耗和易于编程等特点，使其成为各种应用的理想选择。

# 2. ADC原理与应用

### 2.1 ADC架构与工作原理

**ADC架构**

ADC（模数转换器）是一种将模拟信号（连续时间和幅度）转换为数字信号（离散时间和幅度）的电子设备。STM32微控制器中集成的ADC通常采用逐次逼近（SAR）架构。

SAR ADC的工作原理如下：

1. **采样：**ADC将模拟输入信号采样，将其保持在采样保持电容中。
2. **比较：**ADC将采样值与内部参考电压进行比较，确定采样值是高于还是低于参考电压。
3. **逼近：**ADC根据比较结果，将参考电压的一半添加到或减去采样值，并再次进行比较。
4. **迭代：**ADC重复上述步骤，每次将参考电压的一半添加到或减去采样值，直到达到所需的精度。
5. **转换：**ADC将逼近得到的数字值输出为数字信号。

**工作原理**

ADC的工作原理可以用以下步骤总结：

1. **采样：**ADC将模拟输入信号采样，将其保持在采样保持电容中。
2. **量化：**ADC将采样值量化为有限个离散值。
3. **编码：**ADC将量化后的值编码为数字信号。

### 2.2 ADC采样技术与精度分析

**ADC采样技术**

STM32 ADC支持多种采样技术，包括：

* **单次采样：**ADC在触发时进行一次采样。
* **连续采样：**ADC在触发后连续进行采样，直到停止触发。
* **双采样：**ADC在触发时进行两次采样，并取平均值作为采样结果。

**ADC精度分析**

ADC的精度由以下因素决定：

* **分辨率：**ADC可以分辨的最小模拟信号变化。通常以位数表示，例如12位ADC具有4096个不同的数字输出值。
* **线性度：**ADC输出值与输入信号之间的线性度。
* **失调误差：**ADC输出值与零输入信号时的输出值之间的偏差。
* **增益误差：**ADC输出值与输入信号之间的增益误差。

### 2.3 ADC应用实例：温度采集与显示

**温度采集**

STM32 ADC可以用于测量温度，通过连接一个热敏电阻（NTC）或热电偶。NTC的电阻值随温度变化，而热电偶产生与温度成正比的电压。

**温度显示**

采集到的温度数据可以通过LCD或串口显示。以下代码演示了如何使用STM32 ADC采集温度并显示在LCD上：

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

// 温度采集
uint16_t ADC_Value;
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
ADC_Value = ADC_GetConversionValue(ADC1);

// 温度计算
float Temperature = (float)ADC_Value * 3.3 / 4096 * 100;

// 温度显示
LCD_DisplayStringLine(Line0, "Temperature: ");
LCD_DisplayFloat(Line0, Temperature, 2);
LCD_DisplayStringLine(Line1, "Celsius");

# 3.1 DAC架构与工作原理

DAC（数模转换器）是一种将数字信号转换为模拟信号的电子器件。它在各种应用中发挥着至关重要的作用，例如音频播放、波形发生和工业控制。

STM32系列微