STM32 ADC驱动开发：模拟信号采集与数字化的权威指南

# 1. STM32 ADC概述**

STM32 ADC（模数转换器）是一种外设，用于将模拟信号（如电压）转换为数字信号。它在嵌入式系统中广泛应用，用于测量传感器数据、控制电机和监控系统状态。STM32 ADC具有高精度、低功耗和可配置性，使其成为各种应用的理想选择。

本指南将深入探讨STM32 ADC的架构、寄存器和配置选项。我们将介绍ADC的基本原理和工作方式，以及STM32 ADC的独特功能。通过理解这些概念，开发人员可以充分利用ADC的功能，并设计出高效、可靠的模拟信号采集系统。

# 2. ADC驱动开发理论

### 2.1 ADC基本原理和架构

**ADC基本原理**

模拟数字转换器（ADC）是一种将模拟信号（如电压或电流）转换为数字信号的电子器件。ADC的工作原理是通过比较输入信号与内部参考电压，并输出一个与输入信号成正比的数字代码。

**ADC架构**

典型的ADC架构包括以下几个主要模块：

- **采样保持电路：**将输入信号采样并保持一段时间，以防止信号在转换过程中发生变化。
- **量化器：**将采样信号与参考电压进行比较，并输出一个与输入信号成正比的数字代码。
- **编码器：**将量化器的输出转换为数字信号。

### 2.2 STM32 ADC架构和寄存器

**STM32 ADC架构**

STM32微控制器中的ADC外设通常包括以下模块：

- **多路复用器：**允许从多个模拟输入源中选择一个输入信号。
- **采样保持电路：**采样并保持输入信号。
- **模拟比较器：**将输入信号与参考电压进行比较。
- **ADC转换器：**将比较结果转换为数字代码。

**STM32 ADC寄存器**

STM32 ADC外设的寄存器主要用于配置和控制ADC操作。主要寄存器包括：

- **ADC_CR1：**控制ADC的时钟源、采样时间和转换模式。
- **ADC_CR2：**控制ADC的触发源、中断使能和DMA请求。
- **ADC_SQR1：**配置ADC转换序列。
- **ADC_DR：**存储转换后的数字代码。

### 2.3 ADC配置和初始化

**ADC配置**

ADC配置涉及设置以下参数：

- **时钟源：**选择ADC的时钟源，如内部时钟或外部时钟。
- **采样时间：**设置采样保持电路的采样时间，以确保信号稳定。
- **转换模式：**选择单次转换或连续转换模式。
- **触发源：**选择触发ADC转换的事件，如软件触发或外部触发。

**ADC初始化**

ADC初始化需要执行以下步骤：

- **时钟配置：**配置ADC时钟源和时钟分频。
- **GPIO配置：**配置ADC输入引脚。
- **ADC寄存器配置：**设置ADC的配置参数，如采样时间、转换模式和触发源。

**代码示例**

// ADC时钟配置
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;

// GPIO配置
GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;
GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF1_1;

// ADC寄存器配置
ADC1->CR1 = ADC_CR1_EOCIE | ADC_CR1_CONT | ADC_CR1_RES_12BIT | ADC_CR1_SCAN;
ADC1->CR2 = ADC_CR2_EXTTRIG_SWSTART;
ADC1->SQR1 = ADC_SQR1_L_1 | ADC_SQR1_SQ1_1;

**逻辑分析**

- `RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;`：使能ADC1时钟。
- `GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;`：将PA1引脚配置为模拟输入模式。
- `ADC1->CR1 = ADC_CR1_EOCIE | ADC_CR1_CONT | ADC_CR1_RES_12BIT | ADC_CR1_SCAN;`：配置ADC1为连续转换模式、12位分辨率和扫描模式。
- `ADC1->CR2 = ADC_CR2_EXTTRIG_SWSTART;`：配置ADC1为软件触发模式。
- `ADC1->SQR1 = ADC_SQR1_L_1 | ADC_SQR1_SQ1_1;`：配置ADC1扫描序列为1个通道，通道1。