STM32单片机ADC与DAC实战技巧：模拟信号采集与输出的实战指南

# 1. STM32 ADC与DAC概述

STM32微控制器集成了高性能的模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），为嵌入式系统提供了强大的数据采集和控制能力。

ADC负责将模拟信号（如电压、电流）转换为数字信号，而DAC则将数字信号转换为模拟信号。这使得STM32能够与模拟世界交互，例如传感器、执行器和音频设备。

ADC和DAC模块具有多种配置选项，允许用户根据特定应用的需要进行定制。这些选项包括采样率、分辨率、通道数和触发机制。通过优化这些设置，工程师可以实现高精度、低功耗和实时数据处理。

# 2. ADC实战技巧

### 2.1 ADC配置与初始化

ADC配置与初始化是ADC使用中的关键步骤，需要根据实际应用场景进行合理配置。

#### 2.1.1 ADC时钟配置

ADC时钟源的选择和配置对ADC的性能和精度有直接影响。STM32系列MCU提供了多种ADC时钟源，包括：

- **APB2时钟**：APB2时钟是ADC的默认时钟源，其频率为系统时钟的1/2。
- **独立时钟**：ADC也可以使用独立时钟作为时钟源，其频率范围更宽，可以提高ADC的精度。

ADC时钟配置可以通过以下寄存器进行：

ADC_Common_InitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
ADC_CommonInitStructure.ADC_ClockPrescaler = ADC_ClockPrescaler_Div2;  // ADC时钟分频系数
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;  // DMA访问模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // ADC模式
ADC_Common_Init(&ADC_CommonInitStructure);  // 初始化ADC公共寄存器

#### 2.1.2 ADC通道配置

ADC通道配置决定了ADC可以采集哪些模拟信号。STM32系列MCU提供了多个ADC通道，每个通道对应一个模拟输入引脚。

ADC通道配置可以通过以下寄存器进行：

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;  // ADC分辨率
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 扫描模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;  // 外部触发转换沿
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;  // 外部触发转换源
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据对齐方式
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;  // 转换通道数
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);  // 初始化ADC1

### 2.2 ADC数据采集

ADC数据采集是ADC使用中的核心任务，需要根据实际应用场景选择合适的采集模式。

#### 2.2.1 单次模式数据采集

单次模式数据采集是指ADC只采集一次模拟信号，然后进入空闲状态。这种模式适用于需要低功耗和低延迟的应用场景。

单次模式数据采集可以通过以下函数进行：

ADC_SoftwareStartConv(ADC1);  // 启动ADC软件转换
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));  // 等待转换完成
uint16_t ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);  // 获取转换结果

#### 2.2.2 连续模式数据采集

连续模式数据采集是指ADC连续采集模拟信号，直到被停止。这种模式适用于需要高采样率和实时性的应用场景。

连续模式数据采集可以通过以下函数进行：

ADC_ContinuousModeCmd(ADC1, ENABLE);  // 启用ADC连续转换模式
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);  // 启动ADC软件转换
while(1) {
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));  // 等待转换完成
    uint16_t ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);  // 获取转换结果
}

### 2.3 ADC数据处理

ADC数据处理是ADC使用中的重要环节，可以提高ADC数据的精度和可靠性。

#### 2.3.1 数据滤波

数据滤波可以去除ADC数据中的噪声和干扰，提高数据的信噪比。常用的数据滤波方法包括：

- **移动平均滤波**：将多个相邻数据点求平均，得到新的数据点。
- **中值滤波**：将多个相邻数据点排序，取中间值作为新的数据点。
- **卡尔曼滤波**：一种递归滤波算法，可以预测和更新数据点。

数据滤波可以通过以下代码实现：

// 移动平均滤波
uint16_t ADC_FilteredValue = 0;
for(uint8_t i = 0; i < 10; i++) {
    ADC_FilteredValue += ADC_ConvertedValue[i];
}
ADC_FilteredValue /= 10;

// 中值滤波
uint16_t ADC_FilteredValue = 0;
uint16_t ADC_ConvertedValue_Sorted[10];
memcpy(ADC_ConvertedValue_Sorted, ADC_ConvertedValue, sizeof(ADC_ConvertedValue));
qsort(ADC_