STM32F103单片机ADC查询单次转换技术解析

STM32F103系列微控制器是ST公司生产的一款基于ARM Cortex-M3内核的中高档次32位微控制器，具有高性能、低功耗的特点，广泛应用于工业控制、医疗设备、消费电子等领域。在这些应用中，模拟-数字转换器（ADC）功能至关重要，它能够将模拟信号转换为微控制器能够处理的数字信号。本次知识点的讨论重点是STM32F103如何使用其内置的ADC进行单次转换，并采用查询模式采集数据。 ### ADC基础概念 在讨论STM32F103的ADC查询模式单次转换之前，我们需要了解一些ADC的基础概念： 1. **分辨率**：指ADC可以区分的最小电压变化量，通常以位为单位，如12位ADC可以区分4096（2^12）个不同的值。 2. **采样率**：指ADC每秒钟能采集的样本数，单位是S/s（样本/秒）。 3. **转换时间**：从启动ADC转换到得到数字值所需的时间。 4. **触发源**：启动ADC转换的信号源，可以是软件触发（查询模式）或硬件触发（中断模式或DMA模式）。 ### STM32F103 ADC特点 STM32F103的ADC具有以下特点： 1. 12位的模拟数字转换器。 2. 具有多达18个通道，可以选择不同的输入源。 3. 支持单次转换和扫描转换模式。 4. 支持多个转换时间选择，适合不同的采样速度需求。 5. 提供多种触发源，包括软件触发。 ### 单次转换模式和查询方式 在单次转换模式下，STM32F103的ADC1通道0仅对一次外部信号进行采样转换。查询方式指的是通过程序代码循环检查ADC转换状态寄存器，直到转换完成标志位被置位，然后读取转换结果。 #### 实现步骤 1. **初始化ADC**： - 使能ADC1的时钟。 - 设置合适的采样时间。 - 将通道0配置为模拟输入。 - 选择单次转换模式。 - 使能ADC1。 2. **启动转换**： - 清除之前的转换结束标志。 - 软件触发ADC转换（设置ADC_CR2寄存器的SWSTART位）。 3. **查询转换状态**： - 等待ADC1的转换结束标志位（EOC）被置位。 - 读取ADC数据寄存器（ADC_DR），获取转换结果。 4. **读取数据并处理**： - 将读取到的数据进行分析或处理。 - 如需再次采集数据，返回步骤2。 #### 关键代码片段 ```c /* 使能ADC1时钟 */ RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN; /* 初始化ADC1配置 */ ADC1->CR1 = 0; // 关闭ADC，确保配置时不受干扰 ADC1->CR2 = ADC_CR2_ADON; // 单次转换模式 ADC1->SMPR2 = ADC_SMPR2_SMP0; // 设置通道0的采样时间为239.5周期 ADC1->CR1 |= ADC_CR1_ADON; // 使能ADC1 /* 启动ADC转换 */ ADC1->CR2 |= ADC_CR2_SWSTART; /* 等待转换结束 */ while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC)); /* 读取转换结果 */ uint16_t adc_value = ADC1->DR; /* 数据处理 */ // 处理adc_value ``` #### 注意事项 - 确保在进行ADC配置和数据读取时，避免对ADC寄存器的错误操作。 - ADC的参考电压需要根据实际情况进行配置，否则会影响转换结果的准确性。 - 如果ADC通道配置为非单极性模式，则结果值为12位宽；如果配置为单极性模式，则结果值为10位宽。 - 在实际应用中，如果要连续采集数据，则需要重新启动ADC转换。 ### 结论 通过本知识点的学习，我们可以了解到STM32F103单片机的ADC查询模式单次转换是如何实现的。通过软件控制，我们能够精确地控制ADC的转换时机和读取时机，以满足对数据精度和转换时机有严格要求的应用场景。掌握这部分知识能够让我们更好地利用STM32F103的ADC功能，完成各类信号的采集和处理任务。