stm32单片机外围接口详解：ADC、DAC、定时器，解锁无限可能

# 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。

// 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。

// 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。

// 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