ADC
ADC是Analog-to-Digital Converter的缩写。指模/数转换器或者模拟/数字转换器。是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
ADC特性：
可配置的转换精度（6/8/10/12位）
在规则转换、注入转换结束后以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断
支持单次或连续转换模式
用于自动将通道0转换为通道“n”的扫描模式
可配置的数据对齐方式
可独立设置各通道采样时间
支持不连续采样模式
可配置的参考源选择
可配置的转换时钟分频
规则通道转换期间可产生DMA请求
ADC系统框图如下：
一、初始化
1.1 设置ADC模块的IO
调用IO 的初始化接口，可以配置具体的IO的ADC模拟功能。
void adc12b_in0_io_init(void);
void adc12b_in1_io_init(void);
void adc12b_in2_io_init(void);
void adc12b_in3_io_init(void);
void adc12b_in4_io_init(void);
void adc12b_in5_io_init(void);
void adc12b_in6_io_init(void);
void adc12b_in7_io_init(void);
void adc12b_in8_io_init(void);
备注
每一个ADC的通道都有其对应的IO，不可随意映射。具体的对应关系如下：
GPIO |
ANA_FUNC1 |
|---|---|
GPIO_PB12 |
ADC12B_AIN[0] |
GPIO_PB13 |
ADC12B_AIN[1] |
GPIO_PC00 |
ADC12B_AIN[2] |
GPIO_PC01 |
ADC12B_AIN[3] |
GPIO_PA00 |
ADC12B_AIN[4] |
GPIO_PA01 |
ADC12B_AIN[5] |
GPIO_PA02 |
ADC12B_AIN[6] |
GPIO_PA03 |
ADC12B_AIN[7] |
GPIO_PA04 |
ADC12B_AIN[8] |
另外ADC模块还有对应的内部通道，分布如下：
内部输入信号 |
内部输入通道 |
|---|---|
芯片工作温度 |
ADC12B_AIN[9] |
芯片工作电压 Vbat信号 |
ADC12B_AIN[10] |
芯片内部ADC参考电压(标准1.4v) |
ADC12B_AIN[11] |
1.2 设置ADC模块的参数变量
设置ADC模块的参数变量，其结构体的参数原型如下：
/**
* @struct __ADC_HandleTypeDef
* @brief ADC handle type Structure definition
*/
typedef struct __ADC_HandleTypeDef
{
reg_adc_t *Instance; /*!< Register base address */
ADC_InitTypeDef Init;
void *DMAC_Instance;
union{
struct AdcDMAEnv DMA;
struct AdcInterruptEnv Interrupt;
}Env;
HAL_LockTypeDef Lock;
volatile uint32_t State;
volatile uint32_t ErrorCode;
} ADC_HandleTypeDef;
参数说明
（1） ADC寄存器结构化处理(Instance)
目前LE5010/LE5110 仅支持一个ADC
ADC 基地址 0x40012400
（2） ADC初始化处理(Init)
请参见ADC初始化 1.2.1
（3） DMA寄存器结构化处理(DMAC_Instance)
请参见DMA初始化 1.2.2
（4） ADC转换的触发方式(Env)
ADC-DMA触发方式
设置DMA通道和Callback函数(规则组转换)
/** * @struct AdcDMAEnv * @brief ADC DMA Structure definition */ struct AdcDMAEnv { void (*Callback)(); uint8_t DMA_Channel; };ADC中断单次触发方式
设置读取ADC数据的变量(单次转换)
/** * @struct AdcInterruptEnv * @brief ADC Interrupt Structure definition */ struct AdcInterruptEnv { uint8_t *pBuffPtr; /*!< Pointer to ADC data Buffer */ uint16_t XferCount; /*!< UART ADC data Counter */ };
1.2.1ADC初始化
/** * @struct ADC_InitTypeDef * @brief Structure definition of ADC and regular group initialization * @note Parameters of this structure are shared within 2 scopes: * - Scope entire ADC (affects regular and injected groups): DataAlign, ScanConvMode. * - Scope regular group: ContinuousConvMode, NbrOfConversion, DiscontinuousConvMode, NbrOfDiscConversion,ExternalTrigConv. * @note The setting of these parameters with function HAL_ADC_Init() is conditioned to ADC state. * ADC can be either disabled or enabled without conversion on going on regular group. */ typedef struct { uint32_t DataAlign; uint32_t ScanConvMode; FunctionalState ContinuousConvMode; uint32_t NbrOfConversion; FunctionalState DiscontinuousConvMode; uint32_t NbrOfDiscConversion; uint32_t TrigType; uint32_t Vref; uint32_t AdcDriveType; uint32_t AdcCkDiv; } ADC_InitTypeDef;
参数说明：
（1） 数据对齐(DataAlign)
默认情况，ADC 转换后的数据采用右对齐方式(bit11:0)。
设置左对齐方式，ADC 转换后的数据：
规则组转换数据寄存器(ADC_RDR)
注入组转换数据寄存器((ADC_JDRx)： Raw Converted Data + InjectOffset
（2） 扫描模式(ScanConvMode)
禁止
单通道单次转换
参数：NbrOfConversion无效
参数：NbrOfDiscConversion无效
使能
会扫描所有规则通道。
与ContinuousConvMode的联动：
使能ContinuousConvMode，会连续采集所有通道，从rank1开始扫描，到最后一个rank。
禁止ContinuousConvMode，只会扫描一轮，从rank1开始扫描，到最后一个rank。
（3） 连续转换模式(ContinuousConvMode)
禁止
单通道单次转换
使能
连续多通道转换，与NbrOfConversion相对应。
（4） 连续转换的次数(NbrOfConversion)
规则组序列转换
转换次数范围：1～12
参数：ScanConvMode 必须使能
（5） 间断转换模式(DiscontinuousConvMode)
规则组子序列转换
参数：ScanConvMode 必须禁止
参数：ContinuousConvMode 必须禁止
具体每次采集的个数与(NbrOfDiscConversion)相对应。
（6） 间断转换的次数(NbrOfDiscConversion)
规则组转换子序列数
转换次数范围：≤8
参数：DiscontinuousConvMode 必须使能
（7） 触发转换的方式(TrigType)
触发转换的方式 |
TrigType |
|---|---|
PIS |
ADC_PIS_TRIG |
软件规则组触发 |
ADC_REGULAR_SOFTWARE_TRIGT |
软件注入组触发 |
ADC_INJECTED_SOFTWARE_TRIGT |
（8） 选择参考电压(Vref)
选择参考电压 |
Vref |
|---|---|
默认芯片内部1.4V为参考电压 |
ADC_VREF_INSIDE |
PA05输入参考电压 |
ADC_VREF_EXPOWER |
芯片工作电压AVDD为参考电压 |
ADC_VREF_VCC |
备注
当选择外部IO 为参考电压的时候，需要特殊配置PA05。
（9） ADC通道的驱动方式(AdcDriveType)
ADC通道的驱动方式 |
AdcDriveType |
|---|---|
输入信号经过输入buf运放驱动ADC |
EINBUF_DRIVE_ADC |
输入信号1/3分压，并经过输入buf运放驱动ADC |
INRES_ONETHIRD_EINBUF_DRIVE_ADC |
默认关闭输入buf运放，输入信号直接驱动ADC |
BINBUF_DIRECT_DRIVE_ADC |
（10） ADC时钟分频系数(AdcCkDiv)
系统时钟按AdcCkDiv分频获得ADC运行时钟，默认ADC时钟为APBCLK的32分频，可以选择。
#define ADC_CLOCK_DIV2 0x00000001U #define ADC_CLOCK_DIV4 0x00000002U #define ADC_CLOCK_DIV8 0x00000003U #define ADC_CLOCK_DIV16 0x00000004U #define ADC_CLOCK_DIV32 0x00000005U #define ADC_CLOCK_DIV64 0x00000006U #define ADC_CLOCK_DIV128 0x00000007U
1.2.2 ADC采集通道的初始化
规则组转换参数配置
/** * @struct ADC_ChannelConfTypeDef * @brief Structure definition of ADC channel for regular group * @note The setting of these parameters with function HAL_ADC_ConfigChannel() is conditioned to ADC state. * ADC can be either disabled or enabled without conversion on going on regular group. */ typedef struct { uint32_t Channel; uint32_t Rank; uint32_t SamplingTime; } ADC_ChannelConfTypeDef;
参数说明
规则通道( Channel)
采样通道说明：
#define ADC_CHANNEL_0 0x00000000U #define ADC_CHANNEL_1 0x00000001U #define ADC_CHANNEL_2 0x00000002U #define ADC_CHANNEL_3 0x00000003U #define ADC_CHANNEL_4 0x00000004U #define ADC_CHANNEL_5 0x00000005U #define ADC_CHANNEL_6 0x00000006U #define ADC_CHANNEL_7 0x00000007U #define ADC_CHANNEL_8 0x00000008U #define ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR 0x00000009U /* ADC internal channel (no connection on device pin) */ #define ADC_CHANNEL_VBAT 0x0000000AU /* ADC internal channel (no connection on device pin) */ #define ADC_CHANNEL_VREFINT 0x0000000BU /* ADC internal channel (no connection on device pin) */规则转换序列(Rank)
规则组序列说明：
#define ADC_REGULAR_RANK_1 0x00000001U #define ADC_REGULAR_RANK_2 0x00000002U #define ADC_REGULAR_RANK_3 0x00000003U #define ADC_REGULAR_RANK_4 0x00000004U #define ADC_REGULAR_RANK_5 0x00000005U #define ADC_REGULAR_RANK_6 0x00000006U #define ADC_REGULAR_RANK_7 0x00000007U #define ADC_REGULAR_RANK_8 0x00000008U #define ADC_REGULAR_RANK_9 0x00000009U #define ADC_REGULAR_RANK_10 0x0000000AU #define ADC_REGULAR_RANK_11 0x0000000BU #define ADC_REGULAR_RANK_12 0x0000000CU规则转换采样周期(SamplingTime)
采样周期说明：
#define ADC_SAMPLETIME_1CYCLE 0x00000000U /*!< Sampling time 1 ADC clock cycle */ #define ADC_SAMPLETIME_2CYCLES 0x00000001U /*!< Sampling time 2 ADC clock cycles */ #define ADC_SAMPLETIME_4CYCLES 0x00000002U /*!< Sampling time 4 ADC clock cycles */ #define ADC_SAMPLETIME_15CYCLES 0x00000003U /*!< Sampling time 15 ADC clock cycles */
ADC 规则转换API函数
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_ConfigChannel(ADC_HandleTypeDef *hadc, ADC_ChannelConfTypeDef *sConfig);
注入组转换参数配置
/** * @struct ADC_InjectionConfTypeDef * @brief ADC Configuration injected Channel structure definition * @note Parameters of this structure are shared within 2 scopes: * - Scope channel: InjectedChannel, InjectedRank, InjectedSamplingTime, InjectedOffset * - Scope injected group (affects all channels of injected group): InjectedNbrOfConversion, InjectedDiscontinuousConvMode, * AutoInjectedConv, ExternalTrigInjecConv. */ typedef struct { uint32_t InjectedChannel; uint32_t InjectedRank; uint32_t InjectedSamplingTime; uint32_t InjectedOffset; uint32_t InjectedNbrOfConversion; FunctionalState InjectedDiscontinuousConvMode; FunctionalState AutoInjectedConv; }ADC_InjectionConfTypeDef;
参数说明：
注入通道(InjectedChannel)
与规则通道一致，请参考规则通道
注入转换序列(Rank)
注入组序列说明：
#define ADC_INJECTED_RANK_1 0x00000001U #define ADC_INJECTED_RANK_2 0x00000002U #define ADC_INJECTED_RANK_3 0x00000003U #define ADC_INJECTED_RANK_4 0x00000004U注入转换采样周期(SamplingTime)
与规则转换采样周期一致 请参考规则转换采样周期
注入转换数据偏移量(InjectedOffset)
该偏移量为有符号数，其中bit11表示符号位
注入组转换数据寄存器((ADC_JDRx)： Raw Converted Data + JnjectOffset
注入转换的次数(InjectedNbrOfConversion)
注入转换序列子序列数
范围：1～4
参数：ScanConvMode 必须使能。
注入序列间断转换模式(InjectedDiscontinuousConvMode)
参数：ScanConvMode 必须禁止
参数：ContinuousConvMode 必须禁止
自动注入转换模式（AutoInjectedConv）
参数：DiscontinuousConvMode 必须禁止
参数：InjectedDiscontinuousConvMode必须禁止
ADC注入转换API函数
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_InjectedConfigChannel(ADC_HandleTypeDef* hadc,ADC_InjectionConfTypeDef* sConfigInjected);
1.3 初始化ADC模块
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Init(ADC_HandleTypeDef *hadc);
二、反初始化
2.1 反初始化ADC模块
通过反初始化函数，根据场景需求可以关闭ADC模块，可以降低系统的功耗。
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_DeInit(ADC_HandleTypeDef *hadc);
2.2 反初始化ADC IO
根据场景需求通过反初始化函数，可以关闭ADC模块，对应的模拟IO反初始为普通GPIO。
void adc12b_in0_io_deinit(void);
void adc12b_in1_io_deinit(void);
void adc12b_in2_io_deinit(void);
void adc12b_in3_io_deinit(void);
void adc12b_in4_io_deinit(void);
void adc12b_in5_io_deinit(void);
void adc12b_in6_io_deinit(void);
void adc12b_in7_io_deinit(void);
void adc12b_in8_io_deinit(void);
备注
由于ADC外部输入电压的不确定性，不好配置内部IO的状态，所以在使用ADC功能，在进入休眠之后，IO内部电平状态与外部输入电压易产生压差，导致出现部分漏电。
三、ADC模块采集数据
ADC模块采集数据我们一共提供了三种接口，规则通道采集，注入通道采集和DMA采集。在配置完初始化相关信息之后，需要调用相应的API接口，让ADC模块开始工作。
3.1 数据采集——规则通道
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef *hadc);
3.2 数据采集——注入通道
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_InjectedStart_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);
3.3 数据采集——DMA模式
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint16_t* pData, uint32_t Length,void (*Callback)());
示例代码：
参考：<install_file>/dev/examples/adc_test/adc_single_channel