STM32单片机传感器接口技术：ADC、DAC、I2C，感知万物

# 1. STM32单片机传感器接口概述

**1.1 传感器接口的重要性**

在现代嵌入式系统中，传感器扮演着至关重要的角色，它们能够感知环境信息并将其转换为电信号，为系统提供决策依据。STM32单片机集成了丰富的传感器接口，使开发人员能够轻松连接各种传感器，实现数据采集、控制和监测等功能。

**1.2 STM32单片机传感器接口类型**

STM32单片机提供了多种传感器接口类型，包括ADC、DAC、I2C、SPI和CAN等。这些接口具有不同的特性和适用场景，开发人员需要根据传感器类型和系统需求选择合适的接口。

# 2. ADC接口技术

### 2.1 ADC原理与架构

#### 2.1.1 ADC转换原理

模数转换器（ADC）是一种将模拟信号（连续变化的电压或电流）转换为数字信号（离散的二进制值）的电子器件。ADC转换过程包括以下步骤：

1. **采样：**将模拟信号在某个时刻的值捕获为一个离散值。
2. **保持：**将采样值保持在ADC内部的保持电容中。
3. **量化：**将保持的电压值转换为一个数字值，该数字值与模拟信号成正比。

#### 2.1.2 ADC架构和组成

ADC通常由以下组件组成：

- **采样器：**捕获模拟信号值。
- **保持器：**保持采样值。
- **量化器：**将保持的电压值转换为数字值。
- **控制逻辑：**协调ADC操作。

### 2.2 ADC配置与使用

#### 2.2.1 ADC配置寄存器

STM32单片机提供了多个ADC外设，每个外设都有自己的配置寄存器。这些寄存器用于配置ADC的各种参数，包括：

- **时钟源：**ADC时钟源可以是内部时钟或外部时钟。
- **采样时间：**ADC采样时间的长度，决定了ADC的转换速率。
- **分辨率：**ADC转换结果的位数，通常为10位或12位。
- **触发源：**ADC转换可以由软件触发或硬件触发。

#### 2.2.2 ADC转换过程

ADC转换过程如下：

1. **配置ADC：**根据应用需求配置ADC寄存器。
2. **触发转换：**通过软件或硬件触发ADC转换。
3. **转换：**ADC将模拟信号转换为数字值。
4. **读取结果：**从ADC寄存器中读取转换结果。

#### 2.2.3 ADC中断处理

ADC提供中断功能，当转换完成时可以触发中断。这允许在转换完成后立即处理ADC结果，提高系统的响应速度。

### 2.3 ADC应用实例

#### 2.3.1 温度传感器测量

ADC可用于测量温度传感器的模拟输出电压。通过将电压值转换为数字值，可以计算出温度。

#### 2.3.2 光照强度检测

ADC可用于检测光照强度传感器的模拟输出电压。通过将电压值转换为数字值，可以计算出光照强度。

**代码示例：**

// ADC配置寄存器
ADC_TypeDef *ADCx = ADC1;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;

// ADC初始化
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(ADCx, &ADC_InitStruct);

// ADC转换
ADC_SoftwareStartConv(ADCx);

// ADC中断处理
void ADC_IRQHandler(void)
{
    if (ADC_GetITStatus(ADCx, ADC_IT_EOC) != RESET)
    {
        // 读取转换结果
        uint16_t adcValue = ADC_GetConversionValue(ADCx);
    }
}

# 3.1 DAC原理与架构

#### 3.1.1 DAC转换原理

数模转换器（DAC）是一种将数字信号转换为模拟信号的电子器件。其基本原理是利用数字信号控制内部的模拟电路，产生与数字信号值成正比的模拟电压或电流。

DAC的转换过程分为以下几个步骤：

1. **数字信号输入：**数字信号通过DAC的输入端进入，代表要转换的数字值。
2. **内部模拟电路：**DAC