1. ADC簡介
STM32F4xx系列一般都有3個ADC，這些ADC可以獨立使用，也可以使用雙重/三重模式（提高採樣率）。STM32F4的ADC是12位逐次逼近型的模擬數字轉換器。它有19個通道，可測量16個外部源、2個內部源和Vbat通道的信號。這些通道的A/D轉換可以單次、連續、掃描或間斷模式執行。ADC的結果可以左對齊或右對齊方式存儲在16位數據寄存器中。 模擬看門狗特性允許應用程序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的高/低閥值。
STM32F407VGT6包含有3個ADC。STM32F4的ADC最大的轉換速率爲2.4Mhz，也 就 是轉換時間爲0.41us（在ADCCLK=36M,採樣週期爲3個ADC時鐘下得到），不要讓ADC的時鐘超過36M，否則將導致結果準確度下降
STM32F4將ADC的轉換分爲2個通道組：規則通道組和注入通道組。規則通道相當於你正常運行的程序，而注入通道呢，就相當於中斷。在你程序正常執行的時候，中斷是可以打斷你的執行的。同這個類似，注入通道的轉換可以打斷規則通道的轉換， 在注入通道被轉換完成之後，規則通道才得以繼續轉換。
通過一個形象的例子可以說明：假如你在家裏的院子內放了5個溫度探頭，室內放了3個溫度探頭；你需要時刻監視室外溫度即可，但偶爾你想看看室內的溫度；因此你可以使用規則通道組循環掃描室外的5個探頭並顯示AD轉換結果，當你想看室內溫度時，通過一個按鈕啓動注入轉換組(3個室內探頭)並暫時顯示室內溫度，當你放開這個按鈕後，系統又會回到規則通道組繼續檢測室外溫度。從系統設計上，測量並顯示室內溫度的過程中斷了測量並顯示室外溫度的過程，但程序設計上可以在初始化階段分別設置好不同的轉換組，系統運行中不必再變更循環轉換的配置，從而達到兩個任務互不干擾和快速切換的結果。可以設想一下，如果沒有規則組和注入組的劃分，當你按下按鈕後，需要從新配置AD循環掃描的通道，然後在釋放按鈕後需再次配置AD循環掃描的通道。上面的例子因爲速度較慢，不能完全體現這樣區分(規則通道組和注入通道組)的好處，但在工業應用領域中有很多檢測和監視探頭需要較快地處理，這樣對AD轉換的分組將簡化事件處理的程序並提高事件處理的速度。
STM32F4其ADC的規則通道組最多包含16個轉換，而注入通道組最多包含4個通道。
STM32F4的ADC在單次轉換模式下，只執行一次轉換，該模式可以通過ADC_CR2寄存器的ADON位（只適用於規則通道）啓動，也可以通過外部觸發啓動（適用於規則通道和注入通道），這時CONT位爲0。
以規則通道爲例，一旦所選擇的通道轉換完成，轉換結果將被存在ADC_DR寄存器中，EOC（轉換結束）標誌將被置位，如果設置了EOCIE，則會產生中斷。然後ADC將停止，直到下次啓動
接下來，我們介紹一下我們執行規則通道的單次轉換，需要用到的ADC寄存器。第一個要介紹的是ADC控制寄存器（ADC_CR1和ADC_CR2）。ADC_CR1的各位描述如圖所示：
ADC_CR1的SCAN位，該位用於設置掃描模式，由軟件設置和清除，如果設置爲1，則使用掃描模式，如果爲0，則關閉掃描模式。在掃描模式下，由ADC_SQRx或ADC_JSQRx寄存器選中的通道被轉換。如果設置了EOCIE或JEOCIE，只在最後一個通道轉換完畢後纔會產生EOC或JEOC中斷。
ADC_CR1[25:24]用於設置ADC的分辨率，詳細的對應關係如圖所示
本章我們使用12位分辨率，所以設置這兩個位爲0就可以了。接着我們介紹ADC_CR2，該寄存器的各位描述如圖所示：
該寄存器我們也只針對性的介紹一些位：ADON位用於開關AD轉換器。而CONT位用於設置是否進行連續轉換，我們使用單次轉換，所以CONT位必須爲0。ALIGN用於設置數據對齊，我們使用右對齊，該位設置爲0。
EXTEN[1:0]用於規則通道的外部觸發使能設置，詳細的設置關係如圖所示
我們這裏使用的是軟件觸發，即不使用外部觸發，所以設置這2個位爲0即可。ADC_CR2的SWSTART位用於開始規則通道的轉換，我們每次轉換（單次轉換模式下）都需要向該位寫1。
第二個要介紹的是ADC通用控制寄存器（ADC_CCR），該寄存器各位描述如圖所示：
該寄存器我們也只針對性的介紹一些位：TSVREFE位是內部溫度傳感器和Vrefint通道使能位，內部溫度傳感器我們將在下一章介紹，這裏我們直接設置爲0。ADCPRE[1:0]用於設置ADC輸入時鐘分頻，00~11分別對應2/4/6/8分頻，STM32F4的ADC最大工作頻率是36Mhz，而ADC時 鍾（ADCCLK）來 自APB2，APB2頻率一般是84Mhz，所以我們一般設置ADCPRE=01，即4分頻，這樣得到ADCCLK頻率爲21Mhz。MULTI[4:0]用於多重ADC模式選擇，詳細的設置關係如圖所示：
本章我們僅用了ADC1（獨立模式），並沒用到多重ADC模式，所以設置這5個位爲0即可
第三個要介紹的是ADC採樣時間寄存器（ADC_SMPR1和ADC_SMPR2），這兩個寄存器用於設置通道0~18的採樣時間，每個通道佔用3個位。ADC_SMPR1的各位描述如圖所示：
對於每個要轉換的通道，採樣時間建議儘量長一點，以獲得較高的準確度，但是這樣會降低ADC的轉換速率。ADC的轉換時間可以由以下公式計算：
Tcovn=採樣時間+12個週期
其中：Tcovn爲總轉換時間，採樣時間是根據每個通道的SMP位的設置來決定的。例如，當ADCCLK=21Mhz的時候，並設置3個週期的採樣時間，則得到：Tcovn=3+12=15個週期=0.71us。
第四個要介紹的是ADC規則序列寄存器（ADC_SQR1~3）,該寄存器總共有3個，這幾個寄存器的功能都差不多，這裏我們僅介紹一下ADC_SQR1，該寄存器的各位描述如圖所示：
L[3：0]用於存儲規則序列的長度，我們這裏只用了1個，所以設置這幾個位的值爲0。其他的SQ13~16則存儲了規則序列中第13~16個通道的編號（0~18）。另外兩個規則序列寄存器同ADC_SQR1大同小異，我們這裏就不再介紹了，要說明一點的是：我們選擇的是單次轉換，所以只有一個通道在規則序列裏面，這個序列就是SQ1，至於SQ1裏面哪個通道，完全由用戶自己設置，通過ADC_SQR3的最低5位（也就是SQ1）設置。
第五個要介紹的是ADC規則數據寄存器(ADC_DR)。規則序列中的AD轉化結果都將被存在這個寄存器裏面，而注入通道的轉換結果被保存在ADC_JDRx裏面。ADC_DR的各位描述如圖：
這裏要提醒一點的是，該寄存器的數據可以通過ADC_CR2的ALIGN位設置左對齊還是右對齊。在讀取數據的時候要注意。
最後一個要介紹的ADC寄存器爲ADC狀態寄存器（ADC_SR），該寄存器保存了ADC轉換時的各種狀態。該寄存器的各位描述如圖所示：
這裏我們僅介紹將要用到的是EOC位，我們通過判斷該位來決定是否此次規則通道的AD轉換已經完成，如果該位位1，則表示轉換完成了，就可以從ADC_DR中讀取轉換結果，否則等待轉換完成。
2. ADC庫函數應用步驟
使用到的庫函數分佈在stm32f4xx_adc.c文件和stm32f4xx_adc.h文
件中。下面講解其詳細設置步驟
STM32F407ZGT6的ADC1通道5在PA5上，所以，我們先要使能GPIOA的時鐘，然後設置PA5爲模擬輸入。同時我們要把PA5複用爲ADC，所以我們要使能ADC1時鐘。這裏特別要提醒，對於IO口複用爲ADC我們要設置模式爲模擬輸入，而不是複用功能，也不需要調用GPIO_PinAFConfig函數來設置引腳映射關係。
使能GPIOA時鐘和ADC1時鐘都很簡單，具體方法爲：
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); //使能ADC1時鐘
初始化GPIOA5爲模擬輸入，方法也多次講解，關鍵代碼爲：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AN;//模擬輸入
這裏需要說明一下，ADC的通道與引腳的對應關係在STM32F4的數據手冊可以查到，我們這裏使用ADC1的通道5，在數據手冊中的表格爲：
這裏我們把ADC1~ADC3的引腳與通道對應關係列出來， 16個外部源的對應關係如下表：
2）設置ADC的通用控制寄存器CCR，配置ADC輸入時鐘分頻，模式爲獨立模式等。
在庫函數中，初始化CCR寄存器是通過調用ADC_CommonInit來實現的：
void ADC_CommonInit(ADC_CommonInitTypeDef*ADC_CommonInitStruct)
這裏我們不再李處初始化結構體成員變量，而是直接看實例。初始化實例爲：
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode =ADC_Mode_Independent;//獨立模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay= ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode =ADC_DMAAccessMode_Disabled;
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler =ADC_Prescaler_Div4;
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);//初始化
第一個參數ADC_Mode用來設置是獨立模式還是多重模式，這裏我們選擇獨立模式。
第二個參數ADC_TwoSamplingDelay用來設置兩個採樣階段之間的延遲週期數。這個比較好理解。取值範圍爲：ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles~ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles。
第三個參數ADC_DMAAccessMode是DMA模式禁止或者使能相應DMA模式。
第四個參數ADC_Prescaler用來設置ADC預分頻器。這個參數非常重要，這裏我們設置分頻係數爲4分頻ADC_Prescaler_Div4，保證ADC1的時鐘頻率不超過36MHz。
3）初始化ADC1參數，設置ADC1的轉換分辨率，轉換方式，對齊方式，以及規則序列等相關信息。
在設置完分通用控制參數之後，我們就可以開始ADC1的相關參數配置了，設置單次轉換模式、觸發方式選擇、數據對齊方式等都在這一步實現。具體的使用函數爲：
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx,ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
初始化實例爲：
ADC_InitStructure.ADC_Resolution =ADC_Resolution_12b;//12位模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =DISABLE;//非掃描模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode =DISABLE;//關閉連續轉換
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge= ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
//禁止觸發檢測，使用軟件觸發
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign =ADC_DataAlign_Right;//右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion =1;//1個轉換在規則序列中
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);//ADC初始化
第一個參數ADC_Resolution用來設置ADC轉換分辨率。取值範圍爲：ADC_Resolution_6b，
ADC_Resolution_8b，ADC_Resolution_10b和ADC_Resolution_12b。
第二個參數ADC_ScanConvMode用來設置是否打開掃描模式。這裏我們設置單次轉換所以不打開掃描模式，值爲DISABLE。
第三個參數ADC_ContinuousConvMode用來設置是單次轉換模式還是連續轉換模式，這裏我們是單次，所以關閉連續轉換模式，值爲DISABLE。
第三個參數ADC_ExternalTrigConvEdge用來設置外部通道的觸發使能和檢測方式。這裏我們直接禁止觸發檢測，使用軟件觸發。還可以設置爲上升沿觸發檢測，下降沿觸發檢測以及上升沿和下降沿都觸發檢測。
第四個參數ADC_DataAlign 用來設置數據對齊方式。取值範圍爲右對齊
ADC_DataAlign_Right和左對齊ADC_DataAlign_Left。
第五個參數ADC_NbrOfConversion用來設置規則序列的長度，這裏我們是單次轉換，所以值爲1即可。
實際上還有個參數ADC_ExternalTrigConv是用來爲規則組選擇外部事件。因爲我們前面配置的是軟件觸發，所以這裏我們可以不用配置。如果選擇其他觸發方式方式，這裏需要配置。
4）開啓AD轉換器。
在設置完了以上信息後，我們就開啓AD轉換器了（通過ADC_CR2寄存器控制）。
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啓AD轉換器
5）讀取ADC值。
在上面的步驟完成後，ADC就算準備好了。接下來我們要做的就是設置規則序列1裏面的通道，然後啓動ADC轉換。在轉換結束後，讀取轉換結果值值就是了。
這裏設置規則序列通道以及採樣週期的函數是：
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef*ADCx, uint8_t ADC_Channel,
uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)；
我們這裏是規則序列中的第1個轉換，同時採樣週期爲480，所以設置爲：
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );
軟件開啓ADC轉換的方法是：
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1);//使能指定的ADC1的軟件轉換啓動功能
開啓轉換之後，就可以獲取轉換ADC轉換結果數據，方法是：
ADC_GetConversionValue(ADC1);
同時在AD轉換中，我們還要根據狀態寄存器的標誌位來獲取AD轉換的各個狀態信息。庫函數獲取AD轉換的狀態信息的函數是：
FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef*ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
比如我們要判斷ADC1的轉換是否結束，方法是：
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));//等待轉換結束
這裏還需要說明一下ADC的參考電壓，探索者STM32F4開發板使用的是STM32F407ZGT6，該芯片只有Vref+參考電壓引腳，Vref+的輸入範圍爲：1.8~VDDA。探索者STM32F4開發板通過P7端口，來設置Vref+的參考電壓，默認的我們是通過跳線帽將ref+接到VDDA，參考電壓就是3.3V。如果大家想自己設置其他參考電壓，將你的參考電壓接在Vref+上就OK了（注意要共地）。另外，對於還有Vref-引腳的STM32F4芯片，直接就近將Vref-接VSSA就可以了。
本章我們的參考電壓設置的是3.3V。
通過以上幾個步驟的設置，我們就能正常的使用STM32F4的ADC1來執行AD轉換操作了。
3. ADC實例
實現採集3.3V電壓和GND電壓，用串口打印出來
Adc.h
#ifndef _ADC_H_H_H
#define _ADC_H_H_H
#include "stm32f4xx_gpio.h"
#include "stm32f4xx_rcc.h"
#include "stm32f4xx_adc.h"
void Adc_Init(void); //ADC通道初始化
u16 Get_Adc(u8 ch); //獲得某個通道值
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times);//得到某個通道給定次數採樣的平均值
#endifAdc.c
#include "adc.h"
#include "delay.h"
//初始化ADC
void Adc_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //使能ADC1時鐘
//先初始化ADC1通道5 IO口
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;//PA5 通道5
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;//模擬輸入
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;//不帶上下拉
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化
RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); //ADC1復位
RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,DISABLE); //復位結束
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//獨立模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay =ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;//兩個採樣階段之間的延遲5個時鐘
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;//DMA失能
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;//預分頻4分頻。ADCCLK=PCLK2/4=84/4=21Mhz,ADC時鐘最好不要超過36Mhz
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);//初始化
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;//12位模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//非掃描模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//關閉連續轉換
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge =ADC_ExternalTrigConvEdge_None;//禁止觸發檢測，使用軟件觸發
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign= ADC_DataAlign_Right;//右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;//1個轉換在規則序列中 也就是隻轉換規則序列1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//ADC初始化
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//開啓AD轉換器
}
//獲得ADC值
//ch: @ref ADC_channels
//通道值 0~16取值範圍爲：ADC_Channel_0~ADC_Channel_16
//返回值:轉換結果
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles ); //ADC1,ADC通道,480個週期,提高採樣時間可以提高精確度
ADC_SoftwareStartConv(ADC1); //使能指定的ADC1的軟件轉換啓動功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待轉換結束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回最近一次ADC1規則組的轉換結果
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
u32temp_val=0;
u8t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_Adc(ch);
delay_ms(5);
}
returntemp_val/times;
}Main.c
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "delay.h"
#include "uart.h"
#include "exit.h"
#include "iwdog.h"
#include "pwm.h"
void User_Delay(__IO uint32_t nCount)
{
while(nCount--)
{
}
}
static int count = 0;
int main(void)
{
u16adcx;
float temp;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
My_USART2_Init();
delay_init(168);
printf("main test start\n");
Adc_Init();
while(1)
{
adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_5,20);
temp=(float)adcx*(3.3/4096);
printf("adc value:(%d) \n",adcx);
delay_ms(250);
}
}
