>ADC采样配置学习
一.ADC采样原理及运行机制
Datasheet：MCU 片上集成了 12 位逐次逼近式模数转换器模块（ADC），可以采样来自于 16 个外部通道和 2 个内部通道上的模拟信号。这 18 个 ADC 采样通道都支持多种运行模式，采样转换后，转换结果可以按照最低有效位对齐（LSB）或最高有效位对齐（MSB）的方式保存在相应的数据寄存器中。片上的硬件过采样机制可以通过减少来自 MCU 的相关计算负担来提高性能。
> 让我们用生活中的例子来形象地理解这个 12 位逐次逼近式ADC模块。
场景设定：厨房里的“智能秤”
想象你有一个 智能厨房秤，它的功能类似 ADC 模块：
任务：测量食材重量（类似测量电压）。
精度：能精确到 1 克（类似 12 位分辨率，把电压分成 4096 份）。
量程：最大能称 5 公斤（类似 ADC 的参考电压范围，比如 0~3.3V）。
1. 逐次逼近式工作原理：猜数字游戏
假设你想猜一个 0~4095 之间的数字（对应 12 位精度），但只能通过“是或否”提问：
第一问：数字是否 ≥ 2048？
如果“是”，记录最高位为 1，否则为 0。
第二问：根据上一结果，调整范围再问（比如若第一次是 1，则问是否 ≥ 3072？）。
重复 12 次，逐步缩小范围，最终锁定精确值。
这就是 逐次逼近式 ADC 的核心：通过二进制搜索逼近真实电压值，每次确定 1 位，12 次完成转换。
2. 18 个通道：多路输入接口
你的智能秤有 18 个传感器接口：
16 个外部接口：连接不同的食材容器（类似外部 ADC 通道，比如 PA0~PA7 等引脚）。
例如：接口1接面粉，接口2接糖，接口3接盐...
2 个内部接口：监控秤自身的温度或电池电压（类似内部通道，如芯片温度传感器、参考电压）。
通过切换接口，你可以测量不同来源的重量（电压），而无需重新接线。
3. 数据对齐方式：书籍排版
转换结果保存在寄存器中，有两种对齐方式：
LSB（最低有效位对齐）：
就像一本书的页码标注在右下角（低位对齐），例如：
值 = 0x0ABC （十六进制）
LSB对齐存储：0xBC 0x0A （低字节在前）
MSB（最高有效位对齐）：
就像页码标注在左上角（高位对齐），例如：
值 = 0x0ABC
MSB对齐存储：0x0A 0xBC （高字节在前）
> 对齐方式影响数据解析的便捷性，需根据需求选择（类似阅读习惯左对齐或右对齐）。
4. 运行模式：工作方式选择
ADC 支持多种运行模式，就像智能秤的称重模式：
单次模式：按一次按钮，称一次重量（单次转换）。
连续模式：持续监测重量变化（连续转换）。
扫描模式：自动轮流称所有食材（多通道扫描）。
总结：ADC 就像智能厨房秤
逐次逼近：通过“猜数字”快速锁定精确值。
多通道：支持 16 种食材 + 2 种自检（外部 + 内部）。
对齐方式：数据存储的排版规则（LSB/MSB）。
12 位精度：能区分 4096 种不同的重量（电压）。
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二、ADC采样配置过程
- 配置GPIO口
- 设置GPIO口模拟输入模式
- 选择物理CHx（外部采用通道）, 对应采样通道。
- 配置采样端口ADC初始化
- 初始化ADC模块，设置相关参数
- 分辨率：12位（0-4095）。
- 对齐方式：选择LSB或MSB对齐。
- 采样时间：根据输入频率选择合适采样时间，避免信号失真。
- 配置工作方式：单次、连续、扫描。
- 设置中断频率
- 配置定时器触发ADC采样，设置中断频率。例如19.2KHz中断意味每秒采19200次。
- 确保中断频率满足奈奎斯特采样定理（采样频率大于信号频率的两倍）。
- 读取采样数据
- 在中断服务函数程序或轮询中读取ADC采样值。
*配置过程
ADC常规初始化
* 设置分频系数
rcu_adc_clock_config();
* 使能时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0);
ADC_Driver_ADCx_Initial(PR_ADC0);
// 双ADC并行
// 扫描模式
// 禁用连续模式，表示每次触发后仅采样一次。
// 右对齐
// 启用DMA功能
* ADC触发源专用初始化
配置SHRTIMER（高精度时钟源）
* ADC常规通道初始化
配置前关闭ADC
ADC_Driver_ADCx_Disable(PR_ADC0); //adc_disable(ADCx);
设置rank，即需要ADC转换的通道数量
adc_channel_length_config(ADCx, ADC_REGULAR_CHANNEL, SequencerNbRanks);
*作用：DC可以采样多个通道，配置通道序列的长度（即通道数量）决定了ADC在一次触发中需要采样的通道个数。
例如，如果设置长度为3，则ADC会依次采样3个通道。
应用场景：当需要采集多个传感器信号时（如温度、电压、电流等），可以通过配置通道序列长度来实现多通道采样。
* GPIO 初始化
GPIO_Driver_Input_Initial
ADC_Driver_Config_Rankx_Channel
*中断读取数据
通过DMA读取通道数据，在中断中进行8次平均值计算，并对外进行赋值运算。
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三、ADC进阶知识
19.2KHz的中断频率内读取采样数据
AD值4095代表什么？
采样频率是多高？电池电流
对于95KHz的频率能不能采到？
对于这个图像如何解释？
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知识再回顾
再次配置ADC时遇到新的问题，有新的解决思路
1、使用芯片STM32G0B1进行配置ADC，原本添加6路ADC+5路新ADC。但该芯片最大使用可配置RANK为8.进行了再一波ADC学习。
ADC配置中的扫描模式：一次可以读取多通道并进行保存数值。存在多种配置方式。
1. 不扫描模式：表示一次只读取一个通道，且读完结束产生EOC中断。
2. 全序列扫描模式：表示每个通道和RANK都可以自己配置，该模式最多RANK为8.即分配8个采样先后顺序。
3. 不全序列扫描模式：单向可配置向前扫描或者向后扫描，但是根据硬件引脚划分，不可变更。
问题点：本次配置采样点不连续且大于8。
1.使用不扫描模式，需要每次扫描完重新配置一次RANK1对应的采用通道。
2.使用全序列模式，需要分两次进行扫描，且中途需要重新分配扫描通道，将未扫描的channels配置在可rank范围内。
3.使用不全序列扫描模式：需要应用层调用时完全接收通道。
最终使用方案1：
添加代码
hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; // 启用扫描模式，允许多通道转换
uint32_t ADCReadChannel(uint32_t channel)
{
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
// 配置采样通道
sConfig.Channel = adc_channels[i];
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLINGTIME_COMMON_1;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
{
return 0xFFFF; // 错误码
}
// 启动转换
if (HAL_ADC_Start(&hadc1) != HAL_OK)
{
return 0xFFFF;
}
// 等待转换完成（轮询）
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) != HAL_OK)
{
HAL_ADC_Stop(&hadc1);
return 0xFFFF;
}
// 读取结果
uint32_t value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
return value;
}
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- 备注
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