STM32单片机ADC编程：5个关键步骤，探索模拟信号转换的艺术

# 1. ADC基本原理**

ADC（模数转换器）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。它在嵌入式系统中广泛应用，用于测量各种物理量，如温度、电压、电流等。

ADC的基本工作原理是将模拟信号采样，并将其转换为一系列离散的数字值。采样频率和分辨率决定了ADC的性能。采样频率越高，数字信号就越接近模拟信号。分辨率越高，数字值就越精确。

ADC的类型有很多，包括逐次逼近型ADC、Σ-Δ型ADC和管道式ADC。每种类型都有其优缺点，在不同的应用中使用。

# 2. STM32 ADC硬件架构

### 2.1 ADC模块概述

STM32单片机内置多路ADC模块，负责将模拟信号转换为数字信号。ADC模块由以下主要组件组成：

- **采样保持器 (S/H)：**在采样过程中，将模拟输入信号保持在恒定电平。
- **模数转换器 (ADC)：**将采样后的模拟信号转换为数字信号。
- **控制寄存器：**用于配置和控制ADC模块的各种参数，如采样率、分辨率等。

### 2.2 ADC通道和采样率

STM32 ADC模块支持多个模拟输入通道，每个通道对应一个模拟输入引脚。采样率是指ADC模块在单位时间内进行采样的次数，单位为每秒采样次数 (SPS)。采样率越高，转换速度越快，但功耗也越大。

### 2.3 ADC参考电压和分辨率

ADC模块的参考电压决定了ADC的量化范围，即模拟信号可转换的最小和最大电压值。STM32 ADC模块支持内部和外部参考电压源。分辨率是指ADC模块将模拟信号转换为数字信号时的位数，分辨率越高，转换精度越高。

#### 代码块 1：ADC初始化和配置

// 使能ADC时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;

// 设置ADC工作模式为连续转换模式
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CONT;

// 设置ADC采样率为1000 SPS
ADC1->SMPR2 |= ADC_SMPR2_SMP10_0 | ADC_SMPR2_SMP10_1 | ADC_SMPR2_SMP10_2;

// 设置ADC参考电压为内部参考电压
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_VREFINT;

// 设置ADC分辨率为12位
ADC1->CR1 |= ADC_CR1_RES_1;

#### 代码逻辑分析

- **RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;：**使能ADC1时钟。
- **ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CONT;：**设置ADC工作模式为连续转换模式。
- **ADC1->SMPR2 |= ADC_SMPR2_SMP10_0 | ADC_SMPR2_SMP10_1 | ADC_SMPR2_SMP10_2;：**设置ADC采样率为1000 SPS。
- **ADC1->CR2 |= ADC_CR2_VREFINT;：**设置ADC参考电压为内部参考电压。
- **ADC1->CR1 |= ADC_CR1_RES_1;：**设置ADC分辨率为12位。

#### 表格 1：ADC通道和采样率配置

| 通道 | 采样率 (SPS) |
|---|---|
| PA0 | 1000 |
| PA1 | 1000 |
| PA2 | 1000 |
| PA3 | 1000 |

#### Mermaid 流程图：ADC数据采集流程

sequenceDiagram
participant ADC
participant MCU

A