STM32单片机ADC采样技术：从原理到实战应用，10个案例带你玩转模拟信号采集

# 1. STM32 ADC基础理论

ADC（模数转换器）是将模拟信号转换为数字信号的电子器件，在嵌入式系统中广泛用于测量各种物理量。STM32系列微控制器集成了高性能ADC，本文将深入探讨STM32 ADC的基础理论，包括ADC的基本原理、STM32 ADC的架构和特性。

### 1.1 ADC的基本原理

ADC通过对模拟信号进行采样和量化，将其转换为数字信号。采样是指在特定时间点获取模拟信号的瞬时值，量化是指将采样值转换为有限精度的数字值。ADC的精度由其分辨率决定，分辨率越高，数字信号的精度就越高。

### 1.2 STM32 ADC的架构和特性

STM32 ADC采用逐次逼近转换（SAR）架构，具有高转换速度和低功耗的特点。STM32 ADC的特性包括：

- **多通道：**支持多路模拟输入，允许同时采集多个模拟信号。
- **高分辨率：**最高可达16位分辨率，提供高精度测量。
- **可配置采样率：**采样率可根据应用需求进行配置，从低速到高速。
- **中断和DMA：**支持中断和DMA传输，提高数据采集效率。

# 2. STM32 ADC编程技巧

### 2.1 ADC配置和初始化

#### 2.1.1 时钟配置

ADC时钟源的选择对于ADC的性能至关重要。STM32系列MCU提供多种时钟源，包括内部时钟（HSI）、外部时钟（HSE）和内部高速时钟（HSI14）。

/* 使能HSI时钟 */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
RCC_HSICmd(ENABLE);
/* 等待HSI稳定 */
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSIRDY) == RESET);

/* 配置ADC时钟为HSI */
RCC_ADCCLKConfig(RCC_ADCCLK_HSI);

#### 2.1.2 通道选择和配置

STM32 ADC支持多通道采样。每个通道对应一个引脚，用于连接外部模拟信号。通道配置包括选择通道、设置采样时间和设置数据对齐方式。

/* 选择通道1 */
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);

/* 设置数据对齐方式为右对齐 */
ADC_DataAlignConfig(ADC1, ADC_DataAlign_Right);

### 2.2 ADC数据采集和处理

#### 2.2.1 数据采集方法

STM32 ADC提供多种数据采集方法，包括单次转换、连续转换和扫描转换。

* **单次转换：**ADC进行一次转换，然后进入空闲状态。
* **连续转换：**ADC连续进行转换，直到被软件停止。
* **扫描转换：**ADC依次转换多个通道，然后进入空闲状态。

/* 单次转换 */
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);

/* 连续转换 */
ADC_ContinuousModeCmd(ADC1, ENABLE);
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);

/* 扫描转换 */
ADC_ScanModeCmd(ADC1, ENABLE);
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);

#### 2.2.2 数据处理和滤波

ADC采集到的数据可能包含噪声和干扰。因此，需要对数据进行处理和滤波。常用的滤波方法包括移动平均滤波和数字滤波器。

/* 移动平均滤波 */
uint16_t adc_value[10];
uint16_t avg_value = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  avg_value += adc_value[i];
}
avg_value /= 10;

/* 数字滤波器 */
IIR_filter_t filter;
IIR_filter_init(&filter, IIR_FILTER_TYPE_LOWPASS, 100, 1000);
uint16_t filtered_value = IIR_filter_update(&filter, adc