前言

一、内部结构

1、框图

2、ADC采集原理

二、ADC模块分析

1、原理图

2、ADC相关参数说明（stm32G431RB）

1、ADC频率

2、采样深度（分辨率）

3、采样时间

4、过采样

5、触发方式

6、工作方式

三、代码示例

1、cubemx配置

1、ADC配置

2、ADC时钟

3、DMA

4、中断

2、上代码

四、问题

1、通道问题

2、ADC测量不准确

总结

前言

注：本系列基于2023年蓝桥杯实战情况就行编写，所有软件均采用2023年赛点资源包

ADC比较简单，也不会考的很难，使用前记得校准就可以（不做也行，反正在误差范围内）。

一、内部结构

1、框图

这里涉及到我们对主频的选择，一般我采用80M主频，这样16分频后ADC的时钟在5Mhz，相对合适。

这里请注意区分规则通道和注入通道。举个简单的例子

规则通道：在食堂打饭时按照次序排队的人，最多16个通道。只有1个数据寄存器，每个寄存器长度为16bit。要及时取走数据，防止被后面的数据覆盖。

注入通道：校霸拥有特权，直接插队，最多只有4个。注入组有4个数据寄存器，每个寄存器长度为16bit

2、ADC采集 原理

ADC（Analogto-Digital  Converter）模拟数字转换器，是将模拟信号转换成数字信号的一种外设。单片机如果要处理这些模拟信号，那就需要通过 ADC 将模拟信号转换成数字信号。

stm32G431内有两个ADC，每个ADC由一个12位逐次逼近型模数转换器组成。每个ADC有多达19个多路复用通道。各种通道的A/D转换可以在单、连续、扫描或不连续模式下执行。ADC的结果存储在左对齐或右对齐的16位数据寄存器中。

二、ADC模块分析

1、原理图

2、ADC相关参数说明（stm32G431RB）

这里只讨论stm32G431RB，其他型号请自行查看手册

1、ADC频率

这里网上有好多说不能超过14Mhz或者16Mhz的，但是又没有给出依据。我在查阅手册后，也没找到相关说明，只能明确一点，ADC可以分为直接、快速、慢速三种通道，不同通道最高速度不一样。

只有1-5通道的INN（Negative analog input channels for each ADC）才是快速通道。由此可知，PB15和PB12均为慢速通道。

数据手册中写到单个ADC的时钟频率可以到60Mhz。然而在参考手册中只能找到官方例子为30Mhz。当然，按目前题目来看，还没这么变态，5Mhz足以。高速采样时间短，波动会更大。

2、采样深度（分辨率）

通过ADC_CFGR的RES[1：0]设置采样深度

RES[1:0]     resolution of the conversion

00             12 bit

01              10 bit

10              8 bit

11               6 bit

这里我们可以简单理解为划分成2的多少次份，以12bit为例：

ADC参考电压为3.3V,12bit即4096份，每份0.8mV。

3、采样时间

我们可以通过设置SMP[2:0] bits 来设置采样时间

SMP       ADC clock cycles

00           0 2.5

00           1 6.5

01            0 12.5

01            1 24.5

10            0 47.5

10            1 92.5

11             0 247.5

11             1 640.5

转换时间：Tconv=（采样时间+采样深度+0.5）ADC clock cycles

按照我常用的5M采样频率，也就是每个周期200ns，通常我们采用最长时间即640.5个周期的采样时间和12 bit的深度来获得相对准确的数值。这样我们需要653个周期，也就是一次采样耗费130.6us。

一般按照题目，我们显示更新周期也就100ms左右（一般按键响应是100ms以内）。足足相差700多倍，所以我们可以使用较低的速度来获得更高的精度和稳定性。

4、过采样

就目前的精度要求，8位精度足以，但是还是得防一手。

过采样就是一种用速度换性能的技术，G431支持硬件过采样，我们可以通过这个技术将ADC的分辨率提升到16位。这里详细的请看参考手册21.4.29小节。

我们每提高一位分辨率，就需要增加4倍的采样率。还是以上一小节的数据为例，12bit一次采集需要130.6us，我们提升到13bit后就需要130.6* 4=522.4us，提升到16bit，就需要130.6*4^4=33.4336ms。

个人觉得当ADC转换时间超过10ms的时候，我们就需要考虑启用DMA，来节省每次等待ADC转换完成耗费大量的时间。

注意：256倍过采样后结果位20位，寄存器只有16位，我们需要右移4位

5、触发方式

触发方式    说明

软件触发     通过向 ADC-CR2 寄存器的 AD ON 位写1来开启转换

硬件触发     可以是定时器（TIM）触发、外部引脚（EXIT）触发。

6、工作方式

扫描：按照顺序依次对每个开启的通道执行转换

非扫描：不管有多少个，只转换那个优先级最高的

单次转换：一次启动，就只转换一次（不是只转换一个通道），然后停止，直到下一次开始转换的命令

连续转换：转换完成后立即回到开始的位置继续转换

三、代码示例

1、cubemx配置

1、ADC配置

2、ADC时钟

上一节中的ADC时钟设置为异步后，这里才可以调节，但是我建议还是使用SYSCLK分频获得。

3、DMA

这里看情况，到目前为止，就比赛而言好像还用不上。

4、中断

别忘了开就行

2、上代码

HAL_ADC_Start(&hadc2);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc2,10);//10表示等待时间，要大于转换时间
v=HAL_ADC_GetValue(&hadc2);
HAL_ADC_Stop(&hadc2);
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)&adc_buf,16);
//最后一位Length:Number of data to be transferred from ADC peripheral to memory

这里ADC1开启了DMA，ADC2没有开启，两种写法都列出来了。

四、问题

1、通道问题

实际上ADC内部有19个通道，但是我们只能使用其中16个，可以看二、2、2的图，我们可能用的上的也就这个了。

2、ADC测量不准确

我们只需要在main函数ADC初始化后添加

HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1,ADC_SINGLE_ENDED);
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc2,ADC_SINGLE_ENDED);

然后务必延时一段时间，等待其完成校准。

一个程序只需要做一次

总结

以上就是ADC部分的内容了，使用时务必计算清楚转换耗时，一般情况下预留1ms足以。然后就是要搞清楚优先级。否则可能转换的不是我们需要的。