【ADC控制器原理】

参考电压

分辨率

分辨率是ADC能够区分的最小电平的大小，分辨率通常以位数表示，例如：8位ADC、10位ADC、12位ADC等等，可以通过ADC_CR1.RES位进行配置。

输入通道

ADC通道指的是将模拟信号输入到ADC控制器的单个输入路径或者是信号通道，通常，一个ADC控制器可以具有多个输入通道，每个通道都可以连接到一个模拟信号源。

STM32F407上有三个ADC

外部通道：每个ADC控制器都有16个，来自外部的GPIO端口。

内部通道：只有ADC1控制器具有，有3个内部通道，通道16连接的是芯片内部的温度传感器；通道17连接的是芯片内部的参考电压；通道18连接的是电池或者是其它电源采集VBAT通道。

通过ADC通道进行输入的模拟电压的范围，VREF-≤ VIN ≤VREF

转换序列

当多个ADC 通道，以任意顺序进行转换时，就有了转换序列的概念。既然是序列，那么就有长度和顺序。长度：指的就是我们需要转换的通道个数；顺序：指的就是想以什么样的顺序转换需要转换的通道。转换序列有两种：规则序列和注入序列。

规则序列

规则转换序列可设置的长度最大为16，从规则序列1(SQ1)，到规则序列16(SQ16)，长度最大为16，所以，规则序列中最多可以放入16个通道进行转换。规则序列的转换顺序为，从规则序列1(SQ1)开始，依次进行转换，转换的个数就是我们设置的长度。

规则序列的设置

例如我们想转换通道0(IN0)、通道3(IN3)和通道15(IN15)三个通道，并且按照先转换通道3(IN3)，再通道0(IN0)，最后再转换通道15(IN15)的顺序进行转换，那就根据需要，设置规则序列相关寄存器，具体设置方法如下：

1、设置需要转换的规则序列长度(通过ADC_SQR1.L位)

当规则转换序列的长度设置为3时，规则序列的转换顺序和长度如 下侧图示：

2、为规则序列添加转换通道(通过ADC_SQRx.SQRn位)

ADC_SQRx寄存器有三个，ADC_SQR1、ADC_SQR2、ADC_SQR3，由于给规则序列添加需要转换的通道。

ADC_SQR3寄存器用于为规则序列1(SQ1)到序列6(SQ6)设置转换通道。

ADC_SQR2寄存器用于为规则序列7(SQ7)到序列12(SQ12)设置转换通道。

ADC_SQR1寄存器用于为序列13(SQ13)到序列16(SQ16)设置转换通道。

注入序列

注入序列的长度最大为4，从注入序列1(JSQ1)，到注入序列4(JSQ4)，长度最大为4，所以，注入序列中最多可以放入4个通道进行转换。注入序列的转换顺序与设置的注入序列长度有关。

注入序列的设置

例如我们想转换通道0(IN0)、通道3(IN3)和通道15(IN15)三个通道，并且按照先转换通道3(IN3)，再通道0(IN0)，最后再转换通道15(IN15)的顺序进行转换，那就根据需要，设置规则序列相关寄存器，具体设置如下:

1、注入序列的转换长度由ADC_JSQR.JL位设置

通过ADC_JSQR.JL位，设置注入序列转换长度为3。

2、为注入序列添加转换通道，由ADC_JSRQ.JSQx位设置

ADC_JSRQ.JSQ4位用于给注入序列4_JSQ4添加转换的通道

ADC_JSRQ.JSQ3位用于给注入序列3_JSQ3添加转换的通道

ADC_JSRQ.JSQ2位用于给注入序列2_JSQ2添加转换的通道

ADC_JSRQ.JSQ1位用于给注入序列1_JSQ1添加转换的通道

转换触发源

软件触发

规则序列的软件触发：当ADC控制器被使能后，若ADC_CR2.SWSTART位被写入1时，即可触发开始对规则序列中的通道进行转换。转换一旦开始，ADC_CR2.SWSTART位将会被控制器清0。

注入序列的软件触发：当ADC控制器被使能后，若ADC_CR2.JSWSTART位被写入1时，即可触发开始对注入序列中的通道进行转换。当转换开始时，ADC_CR2.JSWSTART位将会被控制器清0。

ADC控制器使能：简单来说就是给ADC控制器上电，通过向ADC_CR2.ADON位写1，即可上电ADC。

事件触发

外部触发转换，可以通过外部事件(例如，定时器捕获、EXTI中断线)触发转换，事件源可以通过ADC_CR2.EXTSEL(规则序列外部事件源选择)和ADC_CR2.JEXTSE(注入序列外部事件源选择)位进行选择。外部事件能够以所选的极性(上升沿、下降沿、上升和下降沿)触发转换。

注入序列存在的意义？

转换时间

ADC时钟

ADC外设挂载在APB2外设时钟总线上。ADC具有两个时钟，其来源都是APB2。

ADC的时钟1：用于模拟电路的时钟ADCCLK

此时钟决定了ADC通道的采样和转换的时间，此时钟来自于经可编程预分频器分频的APB2时钟，该分频器允许ADC在fpclk/2、fpclk/4、fpclk/6或fpclk/8下进行工作，分频器系数的选择可由ADC_CCR.ADCPRE位进行选择。但是需要注意的一点是：ADCCLK被允许的最大频率36MHz。

ADC的时钟2：用于数字接口的时钟

此时钟用于ADC控制器寄存器的读/写访问，此时钟等效APB2的时钟

可独立设置各通道的采样时间

扫描模式和非扫描模式

扫描模式的含义：

ADC 扫描模式是一种连续对多个输入通道进行转换的模式，这种模式下，ADC 会按照预先定义的顺序对多个输入通道轮流进行转换。

如果设置的序列长度大于1时，则为多通道转换，就需要使用扫描模式。

如果序列的长度为1时，则是单通道转换，单通道转换则不需要开启扫描模式。

注意：如果关闭了扫描模式，即使序列设置的长度大于1，ADC 仍然按照单通道进行转换。

扫描模式和非扫描模式的切换：

ADC的扫描模式和非扫描模式，由ADC_CR1.SCAN位进行控制ADC_CR1.SCAN= 0，禁止扫描模式，也就是使用非扫描模式ADC_CR1.SCAN= 1，使能扫描模式，也就是使用扫描模式。

单次转换模式和连续转换模式

连续转换模式的含义：

连续转换模式，指的是ADC 按照序列设置的长度，完成一次序列的转换后，回到序列头开始新一轮的转换。

注意：触发注入无法进行连续转换，注入序列想要连续转换的唯一例外情况是使用自动注入，将注入序列配置为在规则序列之后，自动转换。

单次转换模式的含义：

ADC 的单次转换模式，是指ADC 按照序列设置的长度，完成一次序列的转换后，ADC 停止。

数据寄存器和数据对齐

数据寄存器

数据寄存器有两类：一类是规则数据寄存器ADC_DR，另一类就是注入数据寄存器ADC_JDRx(x为1到4)。

规则数据寄存器只有一个，有效长度是16bit，用于存储规则序列中完成转换的通道的数据。规则序列中，设置的所有需要转换的通道，共用一个数据寄存器ADC_DR。

注入数据寄存器则有四个，有效长度是16bit，ADC_JDR1、ADC_JDR2、ADC_JDR3、ADC_JDR4，用于存储注入序列中通道的转换结果。ADC_JDRx中存储的数据与注入序列转换的先后顺序有关，ADC_JDR1用于存储注入序列中的第一个转换，ADC_JDR2用于存储注入序列中的二个转换，以此类推。

数据对齐

数据对齐，其实就是ADC 转换完成的结果，在数据寄存器中的存储方式，对齐方式有两种：左对齐和右对齐。数据寄存器的有效位是16 位，但是，ADC 转换出来的数字量实际占用的位数与分辨率有关，比如12 位ADC，只需要使用12位0和1的组合进行表示，12 位的数据，存储到16 位的数据寄存器中，也就规定了两种存储方式。一般常使用右对齐。

状态寄存器

模拟看门狗

各种模式组合

单次转换模式+非扫描模式

连续转换模式+非扫描模式

注意：触发注入无法进行连续转换，注入序列仅在自动注入模式下，可进行连续转换。

单次转换模式+扫描模式

连续转换模式+扫描模式