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STM32 ADC使用心得分享

发布于 2024-01-27 15:19:32 浏览：1158 订阅该版

[tocm]

# STM32 ADC使用心得分享

最近对 stm32 的 adc 使用的比较多，也稍微有一点深入，之前都是简单使用，没有过多研究，发现还是有很多很意思的地方，并且一些功能在网上的介绍和使用也是比较少的，就想分享一下自己摸索的过程和思考，有些功能可能我用的也不太对或者有更好的用法，欢迎大家交流

## 基本功能

我们通过 adc 可以直接读取到电压的大小，通过对读取到的电压进行转换可以获取到电流、温度等模拟信号的数字转换结果。在 stm32 中通常具备 3 个 adc ，每个 adc 又具备十多个通道，每个通道可以对应引脚采集数据（部分通道仅用于采集内部数据，没有引出外部引脚），其中规则通道最多有16路，注入通道最多有4路。有的 adc 之间还可以配置为主从模式，进行交叉采样等更复杂高级的操作，一般电机控制时用的比较多。但是需要注意的是，对于 adc 中的多个通道，**一般是不能直接指定通道进行读取**的，除非将通道使能为**注入模式**（稍后介绍）。之前我一般 adc 只会用到 1 个通道，是否指定其实都只能读到那一个通道，所以并没有注意到这个地方。但要写设备驱动就必须要做好通用性，为用户屏蔽好这些比较绕的问题。

## 规则模式

规则模式（Regular）就是一般的普通模式，也是使用的比较多的。一般可以设置三个寄存器序列，可以根据自己的需要将多个规则通道划分到指定序列中的指定位置，开启 adc 序列转换后，就会开始按顺序对序列中的通道进行扫描转换。单数需要注意的是，每个 adc 只有一个规则数据寄存器，只够存储一个通道的数据，数据是会被覆盖的。也就是说在每个通道的数据读取完成以后，我们需要及时取出，并按顺序进行区分。可以用一个数组去存取转换的数据，之前设定的序列，也就知道的指定通道对应的数据。

一般还可以采用结合 DMA 的方式，在读取到数据后，将数据按顺序进行逐个装填，我们也能得到指定通道顺序的数据。

## 注入模式

注入模式有点像中断，可以选择多种触发源，也可以用户软件触发，可以直接打断正在进行的规则通道转换。最多可以使能 4 个通道作为注入通道，并且每个通道都具备自己的数据寄存器，不会存在数据覆盖的问题。对于 DMA 资源紧张，不想引入阻塞，不便于维护转换序列时，可以选择采用该模式。

## 交叉模式

交叉模式需要将两个adc配置为主从关系进行，一般是 ADC1/2，具体可参考官方手册。

## 注意事项

- 规则通道数据寄存器只有一个，会存在数据覆盖问题，需要做好数据维护对应工作；
- 通道使能为注入模式后无法使用连续转换模式；
- 每个ADC只能使用4个注入模式通道，需要主要资源分配；
- ADC的数据寄存器不会存在读取到脏数据的情况；

## 设备驱动对比

接下来分析对比一下主流RTOS的adc设备驱动都是怎么写的，是如何为用户屏蔽好这些比较绕的底层细节的。

### RT-Thread

adc初始化设置如下，关闭连续采样模式：

```c
#define ADC1_CONFIG                                                \
    {                                                              \
       .Instance                   = ADC1,                         \
       .Init.DataAlign             = ADC_DATAALIGN_RIGHT,          \
       .Init.ScanConvMode          = ADC_SCAN_DISABLE,             \
       .Init.ContinuousConvMode    = DISABLE,                      \
       .Init.NbrOfConversion       = 1,                            \
       .Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE,                      \
       .Init.NbrOfDiscConversion   = 1,                            \
       .Init.ExternalTrigConv      = ADC_SOFTWARE_START,           \
    }
#endif /* ADC1_CONFIG */
```

均设置为规则通道，并放到同一个序列中：

```c
ADC_ChanConf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
```

读取函数：（入参有 channel，但并没有用）

```c
static rt_err_t stm32_adc_get_value(struct rt_adc_device *device, rt_int8_t channel, rt_uint32_t *value)
{
    ADC_HandleTypeDef *stm32_adc_handler;

RT_ASSERT(device != RT_NULL);
    RT_ASSERT(value != RT_NULL);

stm32_adc_handler = device->parent.user_data;

/* Wait for the ADC to convert */
    HAL_ADC_PollForConversion(stm32_adc_handler, 100);

/* get ADC value */
    *value = (rt_uint32_t)HAL_ADC_GetValue(stm32_adc_handler);

return RT_EOK;
}
```

去adc设备设备驱动看看怎么维护的：

```
static rt_ssize_t _adc_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size)
{
    rt_err_t result = RT_EOK;
    rt_size_t i;
    struct rt_adc_device *adc = (struct rt_adc_device *)dev;
    rt_uint32_t *value = (rt_uint32_t *)buffer;

for (i = 0; i < size; i += sizeof(int))
    {
        result = adc->ops->convert(adc, pos + i, value);
        if (result != RT_EOK)
        {
            return 0;
        }
        value++;
    }

return i;
}
```

可以看出来就是我们说的第一种方法，所有通道为规则模式，同一转换序列，逐个读取并对按序存储到数组中。

## Zephyer

Zephyer 采用的方法是规则通道序列读取，引入 DMA 进行维护，相比起来更加高效一些，不会引入阻塞。在DMA 资源不紧张的时候使用这种方法是比较好的。Zephyer 的设备驱动一般只要有中断，那就都是基于中断实现的，更加高效，有助于提高系统实时性，降低CPU占用。之后要是有时间的话，看看能不能优化一下rtt的adc设备驱动。

## Refer

- [STM32H723/733, STM32H725/735 and STM32H730 Value line advanced Arm®-based 32-bit MCUs - Reference manual](https://www.st.com/resource/en/reference_manual/rm0468-stm32h723733-stm32h725735-and-stm32h730-value-line-advanced-armbased-32bit-mcus-stmicroelectronics.pdf)
- [野火\]STM32库开发实战指南——基于野火指南者开发板 文档 (embedfire.com)](https://doc.embedfire.com/mcu/stm32/f103zhinanzhe/std/zh/latest/book/ADC.html)