STM32第十一课：ADC采集光照

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需求

通过ADC转换实现光照亮度的数字化测量，最后将实时测量的结果打印在串口上。

一、ADC概要

   ADC全称是Analog-to-Digital Converter模数转换器，一般我们把模拟信号(Analog signal) 用A来进行简写，数字信号(digital signal) 用D来表示。
  自然界中绝大部分都是模拟信号，例如压力或温度的测量，为了方便储存，处理和传输，我们会通过ADC把模拟信号转化成数字形式给计算机处理。将模拟转换成数字的形式有两个步骤：采样和量化。
  本例中就是将光照亮度这种模拟量转换为具体的数字量。

本次使用的ADC：

二、实现流程

1.开时钟，分频，配IO

先打开原理图，找到该光敏电阻的位置。

由该电路可知VAL测量的是该光敏电阻的分压，而随着光照的变化，该光敏电阻的电压也会发生实时的波动。
此时我们就利于该光敏电压的变化来实现需求。
先找到CPU上对应的引脚

由上图可知该模块对应的引脚为PA5，ADC为ADC12_IN5，代表该引脚PA5是ADC1/2的通道5。
此时我们就开GPIOA的时钟和ADC1的通道（1,2都行，无所谓）
代码如下：

	RCC->APB2ENR |= 0x01<<9;//ADC1通道
	RCC->APB2ENR |= 0x01<<2;//使能GPIOA

下面就要进行分频了，由于本次使用的ADC的特征为12分辨率，而APB2所传输的频率为72M，所以此时我们要进行6分频（72 ÷ 6 = 12）

	RCC->CFGR &= ~(0x03<<14);
	RCC->CFGR |= (0x02<<14);//6分频

最后进行PA5引脚的模式配置，由于要获得该引脚的电压值，而该电压值为动态变化的模拟量，所以此处要将模式置为模拟输入模式（0000）

GPIOA->CRL &= ~(0x0F<<20);//配置成模拟输入

2.配置ADC工作模式

首先打开手册找ADC1的控制寄存器（CR1，CR2），一个一个查看，看是否需要配置。

一般常用的是第8位扫描模式

不过此处只传输光照一个变量，所以可以不开置零就行。

双模式选择也是必要的，此处选独立模式就行，因为只用这一个ADC1。
到这里ADC1的CR1寄存器的基本配置就算完成了。
下面来看ADC1的CR2寄存器。


先来看第20位规则通道的外部触发转换模式。规则通道组每转换一次，代表着ADC1把数据传输到DR规则组通道数据寄存器上，该寄存器为16位，并且每传输一次，数据就会被覆盖一次。
此处我们选择开启1：使用外部时间启动转换

再来看19-17位，规则通道组转换的外部触发条件。
我们这里选择111：SWSTART（软件触发）因为是通过软件代码置位来触发。

第十一位数据对齐的模式要选择为右对齐，方便后续操作。

第一位的连续转换可开可关，因为只有光照一个量。

最后使能一下第0位：开启ADC并启动转换。

	//3、配置ADC的工作模式
	ADC1->CR1 &= ~(0x0F<<16);//独立模式
	ADC1->CR1 &= ~(0x01<<8);//不开扫描
	ADC1->CR2 |= 0x01<<20;//选择开启外部触发
	ADC1->CR2 |= 0x07<<17;//触发方式swsatrt(软件触发)
	ADC1->CR2 &= ~(0x01<<11);//选择数据右对齐
	ADC1->CR2 &= ~(0x01<<1);//关闭连续转换
	ADC1->CR2 |= 0x01<<0;//ADC使能

3.配置通道

由于该引脚PA5对应的是ADC12_IN5，所以我们只需要配置通道5即可。
配置通道在ADC规则序列寄存器和ADC采样时间寄存器中。
先找到SQR1寄存器


ADC规则序列寄存器负责通道数量的选择，共有16个，由于我们只用通道5，所以此时我们将L配置成0000，只配只配一个通道。

接下来配置我们选的SQ1通道，将其配成通道0x05。

最后配置一下采样周期，周期越大越准，所以我选择了111:239.5周期。

	//配置一个通道：通道5，第一个转换，采样周期最大（239.5）
	ADC1->SQR1 &= ~(0x0F<<20);//规则组通道只转换一个（配置通道数量）
	//具体某个通道的配置
	ADC1->SQR3 &= ~(0x1F<<0);//0-5位清0
	ADC1->SQR3 |= 0x05<<0;//选择第一个转换通道5
	ADC1->SMPR2 |= 0x07<<15;//采样周期最大（239.5）

4.复位，AD校准

校准可有可无，不过为了更加保险，我还是加上了。
复位校准在CR2寄存器的第3位。

AD校准在CR2寄存器的第2位。

每次校准后会自动置位0，所以此处while(1)等待非0,若为1就等待，为0就校准完成，继续往下执行。

	ADC1->CR2 |= 0x01<<3;//启动复位校准
	//等待复位校准结束
	while((ADC1->CR2&(0x01<<3))!=0)//判断寄存器的位3是不是等于1
	{}
	ADC1->CR2 |= 0x01<<2;//启动AD校准
	//等待AD校准结束
	while((ADC1->CR2&(0x01<<2))!=0)//判断寄存器的位2是不是等于1,是1就等待
	{}

5.数值的获取

对于数值的获取，我是单独写了个函数来执行，放便主函数调用并发送给串口。
想要获取数据，就要让ADC的CR2寄存器的第22位置1转换一下。

每转换一次，就代表着ADC1把数据传输到DR规则组通道数据寄存器上，该寄存器为16位，并且每传输一次，数据就会被覆盖一次。
所以此时我们让ADC的CR2寄存器的第22位置为1

那么什么时候代表转换完了？此时就要查看ADC的状态寄存器SR了


可以看到，每一次转换结束时，ADC_SR寄存器的第一位就会置1，并且不用我们去清零，每当我们去ADC_DR读取数据时，就会自动清除。
那么此时我们就可判断转换结束位的0,1来进行数据的读取了。
最后，将读取到的光照强度数据打印即可。（之前已经给printf重定向了，会自动打印到串口中）

void GetLightValue()
{
	uint16_t Light=0;
	//让规则通道转换一次
	ADC1->CR2 |= 0x01<<22;
	while((ADC1->SR&(0x01<<1))==0)//判断寄存器的位2是不是等于1，是0就等待转换完成
	{}
	Light = ADC1->DR; //读规则组通道数据寄存器
	printf("光照强度参数 = %d \r\n",Light);
}

三、需求的实现

关键代码如下：
main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
#include "delay.h"
#include "string.h"
#include "pwm.h"
#include "adc.h"

int main()
{
		NVIC_SetPriorityGrouping(5);//两位抢占两位次级
    Usart1_Config(); 
	  SysTick_Config(72000);
	  RGBpwm_Config();
	  uint8_t cai_count=0;
	  uint16_t cont=0;
	  Adc_Config();
    while(1)
    {	
	
	
			if(ledcnt[0]>=ledcnt[1]){//过去500ms
			ledcnt[0]=0;
					GetLightValue();
		}
    }
}

adc.c

#include "ADC.h"

void Adc_Config(void)
{
	//PA5
	//1、设置ADC的时钟(开时钟和时钟分频6分频)
	RCC->APB2ENR |= 0x01<<9;//ADC1通道
	RCC->APB2ENR |= 0x01<<2;//使能GPIOA
	
	RCC->CFGR &= ~(0x03<<14);
	RCC->CFGR |= (0x02<<14);//6分频
	//2、配置IO模式（模拟输入）
	GPIOA->CRL &= ~(0x0F<<20);//配置成模拟输入
	//3、配置ADC的工作模式
	ADC1->CR1 &= ~(0x0F<<16);//独立模式
	ADC1->CR1 &= ~(0x01<<8);//不开扫描
	ADC1->CR2 |= 0x01<<20;//选择开启外部触发
	ADC1->CR2 |= 0x07<<17;//触发方式swsatrt(软件触发)
	ADC1->CR2 &= ~(0x01<<11);//选择数据右对齐
	ADC1->CR2 &= ~(0x01<<1);//关闭连续转换
	ADC1->CR2 |= 0x01<<0;//ADC使能
	//配置一个通道：通道5，第一个转换，采样周期最大（239.5）
	ADC1->SQR1 &= ~(0x0F<<20);//规则组通道只转换一个（配置通道数量）
	//具体某个通道的配置
	ADC1->SQR3 &= ~(0x1F<<0);//0-5位清0
	ADC1->SQR3 |= 0x05<<0;//选择第一个转换通道5
	ADC1->SMPR2 |= 0x07<<15;//采样周期最大（239.5）

	ADC1->CR2 |= 0x01<<3;//启动复位校准
	//等待复位校准结束
	while((ADC1->CR2&(0x01<<3))!=0)//判断寄存器的位3是不是等于1
	{}
		ADC1->CR2 |= 0x01<<2;//启动AD校准
	//等待AD校准结束
	while((ADC1->CR2&(0x01<<2))!=0)//判断寄存器的位2是不是等于1,是1就等待
	{}
}

void GetLightValue()
{
	uint16_t Light=0;
	//让规则通道转换一次
	ADC1->CR2 |= 0x01<<22;
	while((ADC1->SR&(0x01<<1))==0)//判断寄存器的位2是不是等于1，是0就等待转换完成
	{}
	Light = ADC1->DR; //读规则组通道数据寄存器
	printf("光照强度参数 = %d \r\n",Light);
}

adc.h

#ifndef _ADC_H_
#define _ADC_H_
#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"
void GetLightValue();

void Adc_Config(void);
#endif
		

delay.c

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"

uint32_t systicktime=0;

uint16_t ledcnt[2]={0,1000};//500ms   每个任务执行的时间
uint16_t led2cnt[2]={0,2000};//700ms
uint16_t keycnt[2]={0,10};//10ms检测一次
void SysTick_Handler(void)//1ms调用一次
{
	//不需要清中断挂起位
	systicktime++;
	ledcnt[0]++;
	led2cnt[0]++;
	keycnt[0]++;
}

void Delay_ms(uint32_t time)
{
    uint32_t nowtime = systicktime;
		while(systicktime < time+nowtime);
}

void Delay_nus(uint32_t time)
{
    uint32_t i=0;
    for(i=0;i<time;i++){
        delay1us();
    }    
}

void Delay_nms(uint32_t time)
{
    uint32_t i=0;
    for(i=0;i<time;i++){
         Delay_nus(1000);//延时1ms
    }    
}

delay.h

#ifndef _DELAY_H_
#define _DELAY_H_
#include "stm32f10x.h"

#define delay1us() {__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
    __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();}

extern uint16_t ledcnt[2];
extern uint16_t led2cnt[2];
extern uint16_t keycnt[2];		
		
void Delay_nus(uint32_t time);
void Delay_ms(uint32_t time);
void Delay_nms(uint32_t time);
#endif
		

总结

1.先看该光敏电阻的电路图，分析如何获取光照的数值。
2.想到可以通过ADC转换得到光照的树数值，开始学习ADC的知识。
3.先看ADC的功能描述，然后开时钟，分频，配IO。
4.看手册中的ADC的控制寄存器，一个一个查看，看看究竟需要配置那些。
5.看该引脚的ADC是那个通道的，开始配置通道。
6.都配置完后进行复位校准和数据获取函数的编写。
7.最后在主函数按照需求调用即可。

作者：小白橘颂