STMCU-管管
发布时间：2020-4-21 14:31
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ADC，Analog-to-DigitalConverter（模数转换器），其应用非常广泛，比如温度、湿度、压力、声音等传感器领域。 今天是第7篇分享，《STM32学习笔记》之ADC采集数据常见问题。 ADC的类型很多，STM32内部集成的ADC为逐次逼近型。STM32虽然是通用MCU芯片，但它内部集成的ADC也非常出色，不比一些专用ADC芯片差。 2 q6 Q% L& `/ ]* o5 U' u" _ STM32 ADC 基础内容 0 y# p- Y# |1 H0 D STM32内部集成的ADC与型号有关，有16位、12位ADC，内部集成ADC多达4个，通道数多达40个，甚至更多。 & d( B4 J0 s# k: V" j 1. ADC分辨率 分辨率决定了ADC的转换精度，按理说分辨率越高越好，但价格更贵。 STM32内部集成的ADC最高16位，2的16次方，即65536的分辨率。只有少数STM32才集成16位分辨率的ADC，绝大部分支持12位。 当然，有时出于提高转换速率的考虑，可以软件配置成10 位、 8 位或 6 位的分辨率。 2. ADC采样率 采样率指每秒进行AD转换的次数，STM32的采样率由ADCK时钟，以及分频比决定。 不同型号的STM32，其ADCCLK时钟也有差异，具体可参看芯片对应的手册。 1 k- n. ~) I' J$ a9 b 3. ADC通道 STM32的每个ADC有数条复用模拟输入通道，具体通道数因不同系列及型号而异。片内温度传感器、内部参考电压、VBAT还可以与内部模拟通道相连，便于测量和使用。 % r/ r6 e3 _; K
4. ADC数据对齐 STM32的AD转换后存储数据的对齐方式可通过软件配置成左对齐、右对齐。比如规则组12位分辨率左右对齐如下： 
这里数据对齐还与规则组/注入组、分辨率等有关。 9 f* f+ t F+ U; P 5.ADC触发方式 STM32触发ADC转换的方式有很多种，软件触发、外部事件（如定时器事件、 EXTI 中断事件）触发转换。 外部事件触发还分为上升沿和下降沿触发： 6 A- U* p% P. W: n {4 ]2 H
STM32 ADC基础内容及配置参数比较多，更多细节请查阅芯片对应的参考手册。 STM32 ADC 参数配置 # p2 M8 l9 R. @4 ]' s2 b, ] STM32 ADC配置的参数相对较多，只要理解了ADC的基础内容，再结合STM32CubeMX或官方提供的例程，使用ADC就较容易了。 比如：最基础的单通道配置（默认配置）： 1.STM32CubeMX 
2.标准外设库 q4 s5 Y- z9 a6 F. S1 l: d, V
这里结合STM32F4，STM32CubeMX和标准外设库描述了最基础的参数配置。 STM32CubeMX图形化工具配置起来很简单，但前提需要理解各参数的含义。 每项独立的参数其实不难理解，难在各项参数复合使用，比如：多通道、外部事件定时器触发、DMA等。 ; |$ c( V7 L' i6 o STM32 ADC 常见问题 STM32内部集成ADC是一个常用的模块，单通道简单采集电压比较容易，但多通道、高频次等一些特殊情况下，对软件和硬件的要求更高。 ; _/ g7 n# Z# D4 f1 h' v 问题一：参考电压电阻问题 STM32部分型号芯片具有VREF+、 VREF-参考电压引脚。而且，参考电压必须低于VDDA电压。 : Q2 E( k% `9 y5 k" P4 [
实际应用存在 VREF+ 与 VDDA之间通过电阻（比如10K）连接的情况，这样就会因电阻分压导致测量值存在偏差。 解决办法：VREF+ 与 VDDA通过0Ω电阻连接，同样，VREF- 与VDDS也要通过0欧电阻连接。 问题二：输入引脚浮空问题 有工程师会会习惯性在外部信号和STM32引脚间加一个二极管。 如果外部电压为0时，在STM32引脚处的状态即为浮空状态，读取出来的电压就是一个不确定值（通常为1/2VDD电压）。 解决办法：去掉二极管，同时增加外围抗干扰电路。 问题三：多通道序列采集问题 在多通道采集时，采集电压都为序列中第一个的电压，通常是因为未理解规则组序列转换，因软件配置不对导致的问题。 解决办法：首先要使能扫描模式，再次要正确配置规则组序列。（同样的问题在使用DMA情况下也容易出现，需要正确理解连续转换这些细节问题）。 问题四：通道间串扰问题 使用 ADC 常规通道的扫描模式采集多路模拟信号时，可能存在各路信号转换相同结果的情况（实际各路电压不同）。 问题原因是相邻通道之间透过采样电容Cs发生了藕合。 当 ADC 的采样电容在两个通道之间进行切换时，电路类似如下图： 4 `; K* _, p' Q: R: v, U
解决办法：增大 ADC 相邻两个通道采样之间的延时：ADC_TwoSamplingDelay. 问题五：采样时间与外部输入阻抗不匹配 在做AD转换时，我们需考虑信号输入电路的阻抗，整体上，该阻值越大，为保证转换精度，所需采样时间就越长，STM32芯片可编程的采样时间是有限的，显然这个外部输入阻抗也是有上限的。关于这点，在STM32芯片数据手册里有关ADC特性的章节有详细解释，可以阅读。 解决办法：根据实际输入阻抗和具体应用来配置合适的采样时间。 复盘一下 ▼ADC 基础内容：分辨率、采样率、通道、数据对齐、触发方式； ▼ADC 参数配置：结合STM32CubeMX工具或者例程配置参数； ▼ADC 常见问题：参考电压电阻问题、输入引脚浮空问题、多通道序列采集问题、通道间串扰问题。 0 D! x! {5 ?* h0 k; ~" s/ x/ C |
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