stm32单片机外围接口详解:ADC、DAC、定时器,解锁无限可能
发布时间: 2024-07-03 18:58:00 阅读量: 80 订阅数: 54 


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# 1. STM32单片机外围接口概述**
STM32单片机外围接口是连接单片机与外部设备的桥梁,负责数据的传输和控制。这些接口包括ADC(模数转换器)、DAC(数模转换器)、定时器等,为单片机提供了丰富的功能扩展。
外围接口的配置和使用涉及到寄存器操作、中断处理、数据传输等技术。通过对这些接口的深入理解和熟练应用,可以极大地扩展单片机的功能,满足各种复杂的应用需求。
本篇文章将对STM32单片机的外围接口进行详细介绍,包括ADC、DAC、定时器等主要接口的原理、配置、使用和应用实例,帮助读者掌握这些接口的应用技巧,提升单片机开发能力。
# 2. ADC(模数转换器)
### 2.1 ADC原理与架构
#### 2.1.1 ADC的基本工作原理
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。其工作原理如下:
1. **采样:**ADC首先对模拟信号进行采样,即在特定时刻获取信号的瞬时值。
2. **量化:**采样后的模拟值被量化为有限个离散值。量化过程将连续的模拟值映射到有限的数字值范围。
3. **编码:**量化的数字值被编码为二进制代码,形成数字信号。
#### 2.1.2 STM32 ADC模块的结构
STM32单片机集成了多个ADC模块,每个模块包含多个通道。ADC模块的典型结构如下:
- **多路复用器:**用于选择要转换的模拟信号通道。
- **采样保持电路:**在采样过程中保持信号稳定,防止信号失真。
- **模数转换器:**执行实际的模数转换。
- **数据寄存器:**存储转换后的数字值。
- **控制寄存器:**用于配置ADC模块的工作参数。
### 2.2 ADC配置与使用
#### 2.2.1 ADC配置寄存器
ADC模块的配置寄存器主要包括:
- **ADC_CR1:**控制ADC的使能、采样时间、触发模式等。
- **ADC_CR2:**控制ADC的转换序列、通道选择、中断使能等。
- **ADC_SQR1:**配置ADC通道的扫描顺序。
#### 2.2.2 ADC采样和转换流程
ADC的采样和转换流程如下:
1. **配置ADC模块:**设置采样时间、触发模式、通道选择等参数。
2. **启动ADC转换:**通过软件或硬件触发方式启动ADC转换。
3. **等待转换完成:**ADC模块完成转换后会设置一个中断标志。
4. **读取转换结果:**从ADC数据寄存器中读取转换后的数字值。
```c
// ADC配置示例
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
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_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
// ADC转换启动示例
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
// ADC转换完成中断处理函数
void ADC_IRQHandler(void)
{
if (ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) != RESET) {
// 读取转换结果
uint16_t ADC_Value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
}
```
### 2.3 ADC应用实例
#### 2.3.1 温度采集与显示
ADC可用于测量温度。通过连接温度传感器到ADC通道,可以采集温度信号并将其转换为数字值。
```c
// 温度采集示例
float GetTemperature(void)
{
// 温度传感器连接到ADC通道1
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_144Cycles);
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
uint16_t ADC_Value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
// 将ADC值转换为温度值
float Temperature = (float)ADC_Value * 3.3 / 4096 * 100;
return Temperature;
}
```
#### 2.3.2 电压测量
ADC也可用于测量电压。通过连接电压源到ADC通道,可以采集电压信号并将其转换为数字值。
```c
// 电压测量示例
float GetVoltage(void)
{
// 电压源连接到ADC通道5
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_144Cycles);
ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
uint16_t ADC_Value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
// 将ADC值转换为电压值
float Voltage = (float)ADC_Value * 3.3 / 4096;
return Voltage;
}
```
# 3.1 DAC原理与架构
**3.1.1 DAC的基本工作原理**
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。其基本工作原理如下:
1. **数字信号输入:**DAC接收数字信号,通常为二进制数。
2. **数字-模拟转换:**DAC内部有一个数字-模拟转换器(DAC),它将数字信号转换为模拟电压或电流。
3. **模拟信号输出:**转换后
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