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STM32学习手记(5):数据的保存与毁灭!(一)
本章节将学习

　　一、认识ADC兼进一步看懂STM的库

　　ADC是多少位的？

　　12位

　　ADC有多少个？

　　1个、2个或多至3个，视不同的器件而不同；每个又有多个通道。

　　关于通道的名堂：

　　10.3.3 通道选择

　　有16个多路通道。可以把转换分成两组：规则的和注入的。在任意多个通道上以任意顺序进行的一系列转换构成成组转换。例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。

　　● 规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数写入ADC_SQR1寄存器的L［3:0］位中。

　　● 注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目必须写入ADC_JSQR寄存器的L［1:0］位中。

　　它们有什么区别：

　　l 不同的组转换后保存数据的地方不一样，产生的中断标志不一样。

　　l 在扫描模式下，规则组会有能力把各通道数据通过DMA传给SRAM，而注入组的数据总是存在在ADC_JDRx中。

　　还有其他的一些区别，这里暂不一一罗列。

　　ST为什么这么样来设计AD转换，肯定是有理由的，但是我不知道，因此，我也就难以深入地理解AD转换的各种模式。这也就是说，对于知识的理解，要把它放在其应用背景中去学习才能学得好。因此，其他知识积累得越多，学起来也就越快，这也就是所谓的“功底”问题。某人功底深厚，意味着他见多识广，遇到的事情多，能够很快找到处理某件事情的“原型”。当然，也有一些人抽象学习能力极强，就算找不到“原型”，他也能学得很好。基本上，这类人的科学素养更高一些，在工程师、工科类学生中并不多见。

　　闲话少说，下面来看怎么样来使用AD转换器？

　　以一段源程序为例分别来解读，同时进一步理解STM32中有关符号的含义，相信以后再读库源程序，定能更上一层楼。

　　为看得清楚一些，以下代码用一种颜色表示。

　　/* ADC1 开始准备配置*/

　　ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

　　/*设置ADC-》CR1的19：16，确定ADC工作模式，一共有10种工作模式

　　#define ADC_Mode_Independent （（uint32_t）0x00000000） 0000：独立模式

　　#define ADC_Mode_RegInjecSimult （（uint32_t）0x00010000） 0001：混合的同步规则+注入同步模式

　　#define ADC_Mode_RegSimult_AlterTrig （（uint32_t）0x00020000） 0010：混合的同步规则+交替触发模式

　　#define ADC_Mode_InjecSimult_FastInterl （（uint32_t）0x00030000） 0011：混合同步注入+快速交替模式

　　#define ADC_Mode_InjecSimult_SlowInterl （（uint32_t）0x00040000） 0100：混合同步注入+慢速交替模式

　　#define ADC_Mode_InjecSimult （（uint32_t）0x00050000） 0101：注入同步模式

　　#define ADC_Mode_RegSimult （（uint32_t）0x00060000） 0110：规则同步模式

　　#define ADC_Mode_FastInterl （（uint32_t）0x00070000） 0111：快速交替模式

　　#define ADC_Mode_SlowInterl （（uint32_t）0x00080000） 1000：慢速交替模式

　　#define ADC_Mode_AlterTrig （（uint32_t）0x00090000） 1001：交替触发模式

　　*/

　　ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;

　　/* ADC_ScanConvMode在stm32f10x_adc.h中定义如下：

　　alState ADC_ScanConvMode;

　　这个参数用来指定转换是扫描（多通道模式）还是单个转换（单通道模式），该参数可以被设置为DISABLE或者ENABLE。

　　在数据手册中，SCAN位是这样描述的：扫描模式

　　该位由软件设置和清除，用于开启或关闭扫描模式。在扫描模式中，由ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器选中的通道被转换。

　　0：关闭扫描模式

　　1：使用扫描模式

　　注：如果分别设置了EOCIE或JEOCIE位，只在最后一个通道转换完毕才会产生EOC或JEOC中断。

　　这样，如果一次需要对多个通道进行转换，这位就必须设置为ENABLE。

　　*/

　　ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

　　/* alState ADC_ContinuousConvMode;

　　这个参数用来指定转换是连续进行还是单次进行，它可以设置为ENABLE或者DISABLE。

　　这两个参数中出现了alState数据类型，那么它是什么呢，顺滕摸瓜，可以看到它的的定义如下：

　　typedef enum {DISABLE = 0， ENABLE = ！DISABLE} alState;

　　因此，它相当于是一个位变量，我的理解，DISPABLE=0这个没有问题，ENABLE=！DISABLE是否应该确切的是1？？否则下面的设置就会有问题。

　　用这两个符号来对寄存器中的位进行设置的话，还需要提供位置信息，如下面的代码所示：

　　tmpreg1 |= （uint32_t）（ADC_InitStruct-》ADC_DataAlign | ADC_InitStruct-》ADC_ExternalTrigConv |

　　（（uint32_t）ADC_InitStruct-》ADC_ContinuousConvMode 《《 1））;

　　这个《《1就是位置信息，CONT是CON2寄存器的位1

　　这样，我们看STM32的库又能多看懂一点了。

　　用于设定CON2的CONT位（位1）：是否连续转换

　　该位由软件设置和清除。如果设置了此位，则转换将连续进行直到该位被清除。

　　0：单次转换模式 1：连续转换模式

　　*/

　　ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

　　/* uint32_t ADC_ExternalTrigConv;

　　定义如何来触发AD转换，一共有8个可选项，以下给出两个来解释一下：

　　#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3 （（uint32_t）0x00040000）

　　将0x00040000写成二进制，就是：

　　0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 0000

　　对照下面的说明，不难看出，第19：17位是 010，即定时器1的CC3事件触发。

　　#define ADC_ExternalTrigConv_None （（uint32_t）0x000E0000）

　　将0x000E0000写成二进制，就是：

　　0000 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000

　　对照下面的说明，是SWSTART方式，即用软件标志来启动转换。

关于EXTSEL［2：0］的说明：

　　位19:17 EXTSEL［2:0］：选择启动规则通道组转换的外部事件

　　这些位选择用于启动规则通道组转换的外部事件

　　ADC1和ADC2的触发配置如下

　　000：定时器1的CC1事件 100：定时器3的TRGO事件

　　001：定时器1的CC2事件 101：定时器4的CC4事件

　　010：定时器1的CC3事件 110：EXTI线11/ TIM8_TRGO，

　　仅大容量产品具有TIM8_TRGO功能

　　011：定时器2的CC2事件 111：SWSTART

　　ADC3的触发配置如下

　　000：定时器3的CC1事件 100：定时器8的TRGO事件

　　001：定时器2的CC3事件 101：定时器5的CC1事件

　　010：定时器1的CC3事件 110：定时器5的CC3事件

　　011：定时器8的CC1事件 111：SWSTART

　　*/

　　ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

　　/*

　　这个是用来设定数据对齐模式的，有两种可能：

　　#define ADC_DataAlign_Right （（uint32_t）0x00000000）

　　#define ADC_DataAlign_Left （（uint32_t）0x00000800）

　　找到数据手册上的相关说明：

　　位11：ALIGN：数据对齐

　　该位由软件设置和清除。

　　0：右对齐 1：左对齐

　　*/

　　ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;

　　/* ADC_NbrOfChannel的定义如下：

　　uint8_t ADC_NbrOfChannel;

　　指定有多少个通道会被转换，它的值可以是1~16，这个数据将会影响到寄存器ADC_SQR1，下面是stm32f10x_adc.c中的相关代码：

　　。。.。。.

　　tmpreg2 |= （uint8_t） （ADC_InitStruct-》ADC_NbrOfChannel - （uint8_t）1）;

　　tmpreg1 |= （uint32_t）tmpreg2 《《 20;

　　ADCx-》SQR1 = tmpreg1;

　　看到mpreg1 |= （uint32_t）tmpreg2 《《 20;中的：20，用上面我们刚理解到的原则，这个值的低位将在ADC_SQR1的20位，而它的值是1～16，从代码中可以看到这里又减去1，则其设置值为：0~15，即4bit就够了，那么从20往前数，也就是［23：20］，那么SQR1中这几位的用途是什么呢？顺这条线索我们去找SQR1中的23：20位，看它是怎么用的。

　　位23:20 L［3:0］：规则通道序列长度

　　这些位定义了在规则通道转

　　0000：1个转换

　　0001：2个转换

　　……

　　1111：16个转换

　　也就是设置一次进行几个通道的转换，看来我们的理解完全正确。

　　*/

　　ADC_Init（ADC1， &ADC_InitStructure）;

　　//通过前面一系列的设置，可以执行ADC_Init函数了。

　　/* ADC1 规则通道15（Channel15）配置（规则通道见文章开头）*/

　　ADC_RegularChannelConfig（ADC1， ADC_Channel_15， 1， ADC_SampleTime_55Cycles5）;

　　/* 这个函数一共有4个参数，第一个是指定转换器，根据所采用的器件的不同，可以是ADC1，ADC2，ADC3；第二个参数是指定通道号；第三个参数是指定该通道在转换序列中第几个开始转换，第四个参数是指定转换时间

　　第一、二个参数不难理解，这里就不再多说了，看一看第三个参数。

　　先看一看这个函数的内容，它在stm32f10x_adc.c中，这是STM库提供的一个函数：

　　void ADC_RegularChannelConfig（ADC_TypeDef* ADCx， uint8_t ADC_Channel， uint8_t Rank， uint8_t ADC_SampleTime）

　　{ 。。.。。.前面的不写了

　　/* For Rank 1 to 6 */

　　if （Rank 《 7） //这个Rand就是第三个参数

　　{

　　/* Get the old register value */

　　tmpreg1 = ADCx-》SQR3;

　　/* Calculate the mask to clear */

　　tmpreg2 = SQR3_SQ_Set 《《 （5 * （Rank - 1））;

　　SQR3的值如下：

　　//#define SQR3_SQ_Set （（uint32_t）0x0000001F）

　　之所以用5去乘，看下图中的表格：ADC_SQ3中SQ1~SQ6每个都是占5位。

　　这下理解了：如果这个Rank是1，那么tmpreg2这个变量第［4：0］这5位将会是11111（即SQR3_SQ_Set的初始值：0x0000001f），如果Rank是2，那么tmpreg2这个变量的第［9：5］将会是11111，即tmpreg2将等于：0x00001f00，依此类推。

　　/* Clear the old SQx bits for the selected rank */

　　tmpreg1 &= ~tmpreg2;

　　/* tmpreg2取反再与，即清掉tmpreg1中相应的5位*/

　　tmpreg2 = （uint32_t）ADC_Channel 《《 （5 * （Rank - 1））;

　　/*这次tmpreg2取的是通道值了，然后同相根据Rank的值左移5、10或更多位 */

　　tmpreg1 |= tmpreg2;

　　/* Store the new register value */

　　ADCx-》SQR3 = tmpreg1;

　　}

　　*/
 

　　

　　第四个参数是采样时间设定，代码如下：

　　tmpreg2 = （uint32_t）ADC_SampleTime 《《 （3 * ADC_Channel）;

　　/* 设定新的采样时间，这里为什么用3，理由和上面的5一样，看下图。*/

　　tmpreg1 |= tmpreg2;

　　/* Store the new register value */

　　ADCx-》SMPR2 = tmpreg1;

　　

　　/* Enable ADC1 DMA */

　　ADC_DMACmd（ADC1， ENABLE）;

　　/* Enable ADC1 */

　　ADC_Cmd（ADC1， ENABLE）;

　　至此一次ADC转换配置完毕。很麻烦。。.。。.也许功能强大的副产品就是麻烦吧，没有办法。

二、使用内置温度传感器测量温度

　　学习使用ADC多通道转换方式，验证温度测量的准确性，为以后的工程实践打好基础。

　　（1） ADC的单次与连续转换

　　ADC转换可以在一次转换后停止，然后再次触发后进行下一次转换；也可以是持续不断地转换下去。这个是通过设定ADC_CR2的CONT位来确定。

　　而在ST提供的库里面，是这样来设定的：

　　ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

　　（2） ADC的扫描模式

　　ADC的扫描模式是用来扫描一组选定的通道的，它们将会被依次转换。这个在上一份笔记中已说明过。

　　那么连续转换和扫描转换之间又是什么关系呢？字面上理解，似乎它们都是持续不断地转换啊。

　　答案是：连续转换的层次比扫描更高，它管着扫描呢。也就是说，对连续转换来说，它所谓的“一次转换”可并不是指的一个通道的转换结束，而是指的“一组”转换结束，当然，这个“一组”有可能只有一个通道而已。再说得明确一些：当ADC扫描一次结束以后，如果CONT位是“1”（设定为连续转换方式），那么将继续下一轮的转换。

　　（3） EOC什么时候产生？

　　我的理解应该是每个通道（Channel）转换结束时都会发生。但这里有些问题（见下图）：

　　

　　上面的说明中：该位由硬件在（规则或注入）通道组换结束时设置…其中有个“组”字，字面的理解似乎应该是指一次转换组的所有通道都结束后才置1？但如果是这样，那么又如何进行数据的传递呢？要知道，对于ADC1来说，它的多个通道只有一个用于数据何存的寄存器：ADC1-》DR啊。

　　而这个问题在其他两个地方也没有说得清楚（见下图）：

　　

　　我们前面讨论了说连续转换是针对一组转换而言的，所以这里所谓的：每个转换后EOC标志被设置，究竟是一组转换结束后呢还是一个通道结束后呢？不明确。

　　而在扫描模式是这么说的（见下图）：

　　

　　这里仅说到：如果设置了DMA位，在每次EOC后…，而并没有说到什么时候会有EOC产生？是所有扫描结束还是每个通道转换结束？

　　而关于SCAN位又有这样的说明（见下图）：

　　

　　注意最后的注：如果分别设置了EOCIE或JEOCIE位，只在最后一个通道转换完毕才会产生EOC或者JEOC中断。

　　对这一行话的理解同样会有歧义：究竟是只在最后一个通道转换完毕才产生EOC或者JEOC呢，还是每个通道转换时都产生EOC或者JEOC，但是仅在最后一个通道转换完毕时的EOC/JEOC才会引发中断？

　　手册上说得清楚，手册不保证正确，有问题可以找英文原版……可怜我，如果汉语语法也搞不清楚，那么英语语法岂非更头大？看来非得进修个英文六级再来学啦。

　　还好，我们还能做实验验证。经验证，我认为应该是每次通道转换时都有EOC产生，并且这个EOC可以触发DMA事件。但是毕意自己验证的不能保证一定理解正确，所以啰啰喽喽写了这么多。

　　（4）为了要使用内置的温度传感器，得要先打开温度传感器（同时也打开了内部REF测量通道），数据手册上说是设置ADC-》CR2中的TSRVEFF位。这个位当然可以写个代码自行设置，不过我们现在是用库编程，那就遵守纪律，找到相应的库函数吧。

　　打开stm32f10x_adc.c，用尽一切手段找，在这里（见下图）：

　　

　　根据上次的解读，我们已知alState相当于是一个“位”变量，它只能取Enable和Disable两个值之一。

　　所以，main.c中加入这样一行：

　　ADC_TempSensorVrefintCmd（ENABLE）; //开启温度传感器及Vref通道

　　（5）选定待转换组中的通道，并设定转换顺序，转换时间

　　ADC_RegularChannelConfig（ADC1， ADC_Channel_16， 2， ADC_SampleTime_239Cycles5）;

　　/* 设置ADC1的Channel15通道在转换序列中第 2 个进行转换，转换时间设定为239.5个周期

　　*/

　　这一段中的第一个参数是指定由ADC1转换器转换，因为温度传感器接在这个转换器的第16通道上，第二个参数显然就是选定第16通道了，而第三个参数2是说这个通道第二个转换；第四个参数是设定采样时间。

　　说到采样时间，又要多说几句了。

　　ADC1转换器的时钟是ADCCLK，这个时钟是由APB2时钟经过分频器而得到的，由于代码中没有对预分频器进行设置，所以用默认值2分频，所以ADCCLK的时钟是36M。

对于温度传感器的使用，数据手册中这么样写（见下图）：

　　

　　看第2条，即要求采样时间大于2.2us，那么我们只能取最大的采样周期239.5了。因为再低一档的就是71.5个周期，这是无法满足要求的。

　　但是说到这里，又出来问题了，就在紧挨着这段话的上面有这么一段（见下图）：

　　

　　也就是它要求采样时间是17.1us，这这岂不是明显不相符？

　　先标志于此，稍后查资料或做实验来验证。

　　（6）设置DMA通道，将转换得到的数据保存到SRAM中去。

　　vu16 ADCConvertedValue［2］; //定义一个2个字的数组，用来保存数据

　　DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = （u32）&ADCConvertedValue［0］;

　　//设定SRAM中的起始地址

　　DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2; //2个字节

　　DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;

　　//使用内存地址自增模式

　　……

　　其他的不多写了。这样，2个通道的测试数据分别被保存到ADCConvertedValue［0］和ADCConvertedValue［1］中去了，只要读出这两个单元中的值，就可以分别得到PC5（ADC_Channel15）上外接电位器的分压值和内部温度传感器的值了。

　　（7）第17通道Refint

　　在片内有一个片内基准，连接到ADC1的Channel17上，开始我以为，可以利用这个通道来做校准工作，但是看一看数据手册，我知道没戏了。　

　　居然从1.16变到了1.24V。

　　而我实测的结果更令我叹息，开空调吹一下板子，实测的数值是1470，其时温度大概是在25度左右，空调一停，几度的变化，结果变成了1475，再试，我拿着板子对着空调出风口一阵吹，数值变到了1465.（其时温度值为从1700变到1753）虽然基准电压值的变化远没有温度值变化大，可…。一个是基准，一个是传感器啊。看来，非得用外部基准不可了。我的板子上VREF并没有用基准源，是通过一个简单的滤波电路接到VCC上的，这个基本上还算稳定，说明那个低压差稳压集成电路AMS1117的温度特性还是不错的。

　　最后，报告一下测试结果

　　（1） 室温下读到的温度传感器的输出为1700。

　　要将其转换成温度，还要找张表：（见下图）

　　

　　由于该表都是用电压来表示的，所以要将1700转换成电压值。

　　（1686/4096）*3.3=1.3583

　　那么温度就是：

　　T=（1.43-1.3583）/4.3*1000）+25

　　=14.03+25

　　=39度

　　（2）拿电吹风来，一阵吹，读数变为1550

　　电压值：（1550/4096）*3.3=1.2488V

　　再次计算：

　　T=（1.42-1.2488）/4.3*1000+25

　　=42.1+25

　　=67.1度

　　（3）开空调吹，读数变为1730，这个就不计算了，但是可以肯定数值变化趋势是对的了。

　　从第一个39这个值来看，测温的大体范围是对的，因为我在室内，估计当时的温度可能会有33~34度左右，这个39差了很多，原因：（1）V25和Avg_Slope都是取的中间值，这个未必对；（2）测量值和电压没有精确对照测量，估计误差也比较大。（3）是否与采样时间有关系？这个还要验证。

　　因此，如果某个应用中只是单独测温的话，这两点都要注意，要在生产后有个修正的表格，否则误差会比较大。