STM32 ADC采样技术：10个技巧，揭秘模拟信号数字化奥秘

# 1. STM32 ADC概述**

STM32微控制器系列集成了高性能模数转换器（ADC），用于测量模拟信号。ADC将模拟信号转换为数字信号，以便微控制器可以处理和分析。

ADC的优点包括：

* 高精度：STM32 ADC提供高达12位的分辨率，可实现精确的测量。
* 高采样率：ADC支持高达数百万次每秒的采样率，以捕获快速变化的信号。
* 多通道：STM32 ADC具有多个通道，允许同时测量多个模拟信号。

# 2. ADC采样基础**

**2.1 ADC采样原理**

ADC（模数转换器）是一种将模拟信号（如电压）转换为数字信号（如二进制数）的电子器件。STM32 ADC采用逐次逼近转换（SAR）技术，其工作原理如下：

1. **采样：**ADC将模拟输入信号采样，并将其保持在采样保持电容中。
2. **比较：**ADC将采样值与内部参考电压比较，确定采样值是高于还是低于参考电压。
3. **逼近：**ADC根据比较结果，将参考电压二分，并再次与采样值比较。
4. **转换：**ADC重复步骤 2 和 3，逐次逼近采样值，直到达到所需的精度。

**2.2 ADC采样参数**

ADC采样性能由以下参数决定：

**2.2.1 分辨率**

分辨率表示ADC将模拟信号转换为数字信号的精度。STM32 ADC的分辨率通常为 12 位或 16 位，分别对应 4096 个或 65536 个量化等级。

**2.2.2 采样速率**

采样速率表示ADC每秒采样模拟信号的次数。STM32 ADC的采样速率范围从几千次每秒到几兆次每秒。

**2.2.3 采样时间**

采样时间是指ADC将模拟信号转换为数字信号所需的时间。STM32 ADC的采样时间通常为几个微秒。

**2.3 ADC采样模式**

STM32 ADC支持以下采样模式：

**2.3.1 单次采样模式**

在单次采样模式下，ADC仅在收到触发信号时进行一次采样。该模式适用于需要低功耗和低采样速率的应用。

**2.3.2 连续采样模式**

在连续采样模式下，ADC不断地采样模拟信号。该模式适用于需要高采样速率和实时数据采集的应用。

**代码示例：**

// 配置ADC单次采样模式
ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL_1, ADC_RANK_1, ADC_SAMPLETIME_480CYCLES);

// 触发ADC单次采样
ADC_SoftwareStartConv(ADCx);

// 获取ADC采样结果
uint16_t adcValue = ADC_GetConversionValue(ADCx);

**逻辑分析：**

* `ADC_RegularChannelConfig`函数配置ADC的采样通道、采样顺序和采样时间。
* `ADC_SoftwareStartConv`函数触发ADC单次采样。
* `ADC_GetConversionValue`函数获取ADC采样结果。

# 3. STM32 ADC配置与使用

### 3.1 ADC配置寄存器

STM32 ADC配置主要通过寄存器进行，主要寄存器如下：

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| CR1 | ADC控制寄存器1，控制ADC的基本功能，如采样模式、采样时间等 |
| CR2 | ADC控制寄存器2，控制ADC的触发源、中断使能等 |
| SMPR1 | ADC采样时间寄存器1，配置ADC通道的采样时间 |
| SMPR2 | ADC采样时间寄存器2，配置ADC通道的采样时间 |
| TR1 | ADC触发寄存器1，配置ADC的触发源 |
| TR2 | ADC触发寄存器2，配置ADC的触发源 |
| DR | ADC数据寄存器，存储ADC转换后的数据 |
| ISR | ADC中断和状态寄存器，包含ADC中断标志和状态信息 |

### 3.2 ADC初始化流程

ADC初始化流程一般包括以下步骤：

1. **时钟配置：**为ADC模块配置时钟，确保ADC模块正常工作。
2. **引脚配置：**配置ADC引脚为模拟输入模式，并连接到相应的模拟信号源。
3. **寄存器配置：**根据具体应用需求，配置ADC寄存器，如采样模式、采样时间、触发源等。
4. **校准：**某些STM32型号的ADC需要进行校准，以提高ADC的精度。

### 3.3 ADC采样过程

#### 3.3.1 单次采样

单次采样模式下，ADC会进行一次转换并存储结果，然后进入空闲状态。启动单次采样的步骤如下：

1. 设置CR2寄存器的SWSTART位为1，启动ADC转换。
2. 等待ADC转换完成，DR寄存器更新数据。
3. 读取DR寄存器，获取ADC转换结果。

#### 3.3.2 连续采样

连续采样模式下，ADC会连续进行转换并存储结果，直到被停止。启动连续采样的步骤如下：

1. 设置CR2寄存器的CONT位为1，使能连续采样模式。
2. 设置CR2寄存器的SWSTART位为1，启动ADC转换。
3. ADC会连续进行转换，DR寄存器会更新数据。
4. 读取DR寄存器，获取ADC转换结果。
5. 设置CR2寄存器的STOP位为1，停止连续采样模式。

### 3.4 ADC数据处理

ADC转