《15.8、 ADC模数转换实验.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《15.8、 ADC模数转换实验.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 ADC模数转换实验模数转换实验 ADC：Analog-to-Digital Converter（模数转换器），顾名思意就是将模拟量转换成数字 量的设备或模块。 前面的例程，我们大家一起学习了STM32处理器的GPIO操作，以及串行接口的使用， 在这一节，我们将一起来简单学习STM32的ADC的使用。神舟IV号将电位器上采集到的数 据通过ADC转换后，通过串口将转换的结果数据打印出来。 ? 意义与作用意义与作用 日常中，我们直接接触的都是一些模拟的设备，电位器、传感器、语音和视频等等，那 么如何将这些设备采集到的数据进行传输呢？模拟数据在传输过程中， 数据量大， 占用带宽 大，受干扰严重，直接
2、限制影响到我们的通信传输质量。因此，在数据进行传输的第一步都 需要进行模拟/数字的转换。将模拟信号进行采样、量化、编码等一系列操作后，再传到通 信信道中进行通信。 那么第一步的模拟/数字的转换便是最基础的，所以，这节先让我们简单了解模拟/数字 转换的操作，以及对数据进行处理，然后从串口打印计算结果。 ? 实验原理实验原理 STM32处理器的ADC是一个12位的逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道， 可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执 行。ADC的结果可以左对齐或者右对齐方式存储在16位数据寄存器中。需要强调的是ADC 的输入时钟不得超过
3、14MHz，并有PCLK2经分频产生。神舟系列开发板的ADC是一种逐次 逼近型模拟数字转换器，它的转换结果是12位二进制数，最快转换速度1uS，这么优秀的性 能不是一般的MCU所能具有的。 对于ADC中涉及的几个寄存器，如ADC控制器（ADC_CR）、ADC的采样事件寄存器 （ADC_SMPR） 、 ADC规则序列寄存器 （ADC_SQR） 以及ADC规则数据寄存器 （ADC_DR） ， 这几个寄存器的使用在此就不展开描述，大家有兴趣可以查阅【中文】STM32F系列ARM 内核32位高性能微处理器参考手册V10_1资料155页开始的关于ADC的描述。此部分涉及 到的寄存器在ST标准库的外设驱动
4、“stm32f10x_adc.c”中有相关的定义以及初始化。ADC 的工程项目中，直接调用相关函数与定义。 谈到ADC时，我们就有必要提及DMA方式。因为规则通道转换的值存储在一个仅有的 数据寄存器中，所有当转换多个规则通道时，就需要使用DMA,否则将导致已经存储在 ADC_DR寄存器中的数据丢失。但是只有在规则通道的转换结束时，才产生DMA请求，并 将转换的数据从ADC_DR寄存器传输到用户指定的目的地址。 DMA：Direct Memory Access（存储器直接访问）是指一种高速的数据传输操作，提供 在外设和存储器之间或是存储器和存储器之间的高速数据传输。 CPU除了在数据传输开始和
5、结束时做一点处理外，在传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样，在大部分时间里， CPU和输入输出都处于并行操作状态。因此，使整个系统的效率大大提高。这样便为快速， 高性能的ADC提供了通道。简单了解DMA具有多个channel即可。详见【中文】STM32F 系列ARM内核32位高性能微处理器参考手册V10_1资料142页关于DMA的描述。 ? 硬件设计硬件设计 神舟IV号开发板载有电位器与STM32处理器的PC0管脚相连，可以实现AD模数转换实 现。外部模拟信号由电位器（可调电阻）对3.3V电压分压得到，其硬件原理图如下图所示： 图表 1 电位器 AD 电路 RV1 为 10K 欧的电位器
6、（类似于滑动变阻器） ， 其管脚 2 为滑片的输出， 根据分压原理， 其输出电压为： Vout = Vcc*(Rtop / Rv1) 其中 Vcc 为 3 脚的输入电压，本次是 3.3V；Rtop 为 2 脚与 3 脚的电阻值，与滑片当前 的位置有关； Rv1 为电位器 1 脚与 3 脚之间的电阻，本次为 10K。 R66 和 C4 组成一个 RC 滤波电路，对电位器的输出滤波，使输入比较稳定。注意此处 的电容容值不能选的太大， 太大不但起不到滤波作用还会改变电位器分压电路的特性， 例如 此处如果使用 10u 的电容将导致测量的电压比正常时偏高， 电容容值过小如 22p 则抗干扰能 力会下降也
7、是不能满足要求的。 神舟 IV 号本次实验的电位器连接在处理器的 PC0 管脚上， 由处理器手册控制处理器的 PC0 管脚是 AD 的第 10 输入通道。 ? 软件设计软件设计 如上面的实验原理中提到的，本节的软件设计主要是针对ADC转换器以及DMA转换器 的初始化以及调用，至于串口方面在前面章节已经做了介绍，在此只是提及而已。 神舟IV号的“08.ADC模数转换实验（神舟IV号）”位于神舟IV号光盘源码 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0.rar Project08.ADC模数转换实验（神舟IV号）目录。 进入08.ADC模数转换实验（神舟IV号） EWARMv5
8、目录后，双击Project.eww可以打 开IAR工程，以下为工程文件中主要代码的解释与说明。 神舟系列开发板ADC的转换结果是12位二进制数，最小转换结果为0x0000，最大转换 结果为0x0FFF，所以我们定义一个16位的变量ADCConvertedValue来保存转换结果。 先对使用的变量及设备进行声明 串口初始化，使用串口1，设置波特率位115200，其他串口参数如程序注释说明设置。 DMA结构体的使用配置，包括时钟设置、DMA通道选择、目标存储地址、转换模式、 数据宽度和优先级等等。 电位器使用的ADC通道初始化及其重新校准。 在完成上述初始化以后,ADC将开始连续连续，同时ADC通
9、过DMA方式不断的更新，最 新的ADC值，由于DMA通道传输无须CPU干预，由硬件自己完成，因此。程序只需要打印 读取的最新的ADC值即可，如下所示程序，重复打印ADC转换的值。 ? 下载与验证下载与验证 神舟IV号光盘源码目录包含本实验的工程源码，在神舟IV号光盘源码 08、ADC模数 转 换.rarProject8、ADC模 数 转 换EWARMv5STM32F107VC-ARMJISHUExe 目 录 下 的 ARMJISHU_ADC模数转换.hex文件即为前面我们分析的ADC模数转换实验编译好的固件， 我们可以直接将固件下载到神舟IV号开发板中，观察运行效果。 如果使用JLINK下载固
10、件，请按错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。下载固件 到神舟IV号开发板小节进行操作。 如果使用USB下载固件，请按错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。小节进行操 作。 如果使用串口下载固件，请按错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。小节进行 操作。 如果在IAR开发环境中， 下载编译好的固件或者在线调试， 请按错误！ 未找到引用源。错误！ 未找到引用源。 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。小节进行操作。 如果在MDK开发环境中，下载编译好的固件或者在线调试，请按错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。小节进行操作。 ? 实验现象实验现象 将固件下载在神舟IV号STM32开发板后，用随板配置的串口线连接神舟IV号串口2与电 脑的串口，打开超级终端，并按如下参数配置串口。 上电运行神舟IV号，串口将打印如下信息，旋转神舟IV号板载的电位器，如下图所示， 串口打印的串口打印的ADC转换电压值随之发生变化，如下图所示，红色部分表示调节电位器时 转换结果随之变化， 转换电压值随之发生变化，如下图所示，红色部分表示调节电位器时 转换结果随之变化，停止调节电位器时其值稳定不变：停止调节电位器时其值稳定不变：