探索STM32单片机ADC采样技术：模拟世界的数字化桥梁

# 1. STM32 ADC 基础**

STM32 微控制器集成了高性能模数转换器 (ADC)，用于将模拟信号转换为数字信号。ADC 的基本原理是将模拟输入电压与参考电压进行比较，并生成与输入电压成正比的数字值。

STM32 ADC 具有多种配置选项，包括采样率、分辨率、触发和中断。采样率决定了 ADC 每秒转换模拟信号的次数，而分辨率决定了转换的精度。触发和中断允许 ADC 在特定条件下自动启动转换或发出中断信号。

# 2. ADC 采样技术

### 2.1 连续采样和单次采样

#### 2.1.1 连续采样模式

连续采样模式下，ADC 会持续不断地进行采样，直到它被禁用或发生其他中断。这种模式适用于需要连续监测模拟信号的应用，例如音频信号处理或电机控制。

**代码块：**

ADC_CR1 |= ADC_CR1_CONT; // 启用连续采样模式

**逻辑分析：**

* `ADC_CR1` 寄存器控制 ADC 的基本功能。
* `ADC_CR1_CONT` 位用于启用连续采样模式。

#### 2.1.2 单次采样模式

单次采样模式下，ADC 只进行一次采样，然后进入空闲状态。这种模式适用于不需要连续监测模拟信号的应用，例如温度测量或按钮检测。

**代码块：**

ADC_CR1 &= ~ADC_CR1_CONT; // 禁用连续采样模式

**逻辑分析：**

* `ADC_CR1` 寄存器控制 ADC 的基本功能。
* 清除 `ADC_CR1_CONT` 位以禁用连续采样模式。

### 2.2 采样率和分辨率

#### 2.2.1 采样率

采样率是指 ADC 每秒进行采样的次数。它决定了 ADC 捕获模拟信号变化的能力。采样率越高，ADC 捕获信号变化的能力就越强。

**代码块：**

ADC_SMPR1 = (ADC_SMPR1 & ~ADC_SMPR1_SMP10) | (ADC_SAMPLETIME_480CYCLES << 10); // 设置采样时间为 480 个时钟周期

**逻辑分析：**

* `ADC_SMPR1` 寄存器控制 ADC 的采样时间。
* `ADC_SAMPLETIME_480CYCLES` 定义采样时间为 480 个时钟周期。
* 采样率由采样时间决定。

#### 2.2.2 分辨率

分辨率是指 ADC 将模拟信号转换为数字信号时的位数。它决定了 ADC 测量模拟信号的精度。分辨率越高，ADC 测量的精度就越高。

**代码块：**

ADC_CR1 = (ADC_CR1 & ~ADC_CR1_RES) | (ADC_RESOLUTION_12B << 2); // 设置分辨率为 12 位

**逻辑分析：**

* `ADC_CR1` 寄存器控制 ADC 的基本功能。
* `ADC_RESOLUTION_12B` 定义分辨率为 12 位。
* 分辨率由 `ADC_CR1_RES` 位决定。

### 2.3 触发和中断

#### 2.3.1 触发源

触发源决定了 ADC 何时开始采样。触发源可以是外部事件，例如定时器溢出或外部中断，也可以是内部事件，例如软件触发。

**代码块：**

ADC_CR2 = (ADC_CR2 & ~ADC_CR2_EXTSEL) | (ADC_EXTERNALTRIG_T2_TRGO << 17); // 设置触发源为定时器 2 溢出

**逻辑分析：**

* `ADC_CR2` 寄存器控制 ADC 的触发和中断。
* `ADC_EXTERNALTRIG_T2_TRGO` 定义触发源为定时器 2 溢出。
* `ADC_CR2_EXTSEL` 位用于选择外部触发源。

#### 2.3.2 中断配置

ADC 可以配置为在采样完成时产生中断。这允许处理器在采样完成后立即处理数据，从而提高效率。

**代码块：**

ADC_CR1 |= ADC_CR1_EOCIE; // 启用采样完成中断

**逻辑分析：**

* `ADC_CR1` 寄存器控制 ADC 的基本功能。
* `ADC_CR1_EOCIE` 位用于启用采样完成中断。
* 当采样完成时，ADC 会产生一个中断。

# 3.1 ADC 寄存器配置

ADC 寄存器配置是 ADC 采样实践的关键步骤，涉及对 ADC 控制寄存器 (ADC_CR1) 和 ADC 采样时间寄存器 (ADC_SMPR1/2) 的设置。

#### 3.1.1 ADC 控制寄存器 (ADC_CR1)

ADC 控制寄存器 (ADC_CR1) 用于控制 ADC 的基本功能，包括采样模式、触发源和中断配置。