From Zero To Hero | ADC采集數(shù)據(jù)常見問題

ADC的類型很多，STM32內(nèi)部集成的ADC為逐次逼近型。STM32雖然是通用MCU芯片，但它內(nèi)部集成的ADC也非常出色，不比一些專用ADC芯片差。

STM32內(nèi)部集成的ADC與型號(hào)有關(guān)，有16位、12位ADC，內(nèi)部集成ADC多達(dá)4個(gè)，通道數(shù)多達(dá)40個(gè)，甚至更多。

1. ADC分辨率

分辨率決定了ADC的轉(zhuǎn)換精度，按理說(shuō)分辨率越高越好，但價(jià)格更貴。

STM32內(nèi)部集成的ADC最高16位，2的16次方，即65536的分辨率。只有少數(shù)STM32才集成16位分辨率的ADC，絕大部分支持12位。

當(dāng)然，有時(shí)出于提高轉(zhuǎn)換速率的考慮，可以軟件配置成10 位、 8 位或 6 位的分辨率。

2. ADC采樣率

采樣率指每秒進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的次數(shù)，STM32的采樣率由ADCK時(shí)鐘，以及分頻比決定。

不同型號(hào)的STM32，其ADCCLK時(shí)鐘也有差異，具體可參看芯片對(duì)應(yīng)的手冊(cè)。

3. ADC通道

STM32的每個(gè)ADC有數(shù)條復(fù)用模擬輸入通道，具體通道數(shù)因不同系列及型號(hào)而異。片內(nèi)溫度傳感器、內(nèi)部參考電壓、VBAT還可以與內(nèi)部模擬通道相連，便于測(cè)量和使用。

4. ADC數(shù)據(jù)對(duì)齊

STM32的AD轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的對(duì)齊方式可通過軟件配置成左對(duì)齊、右對(duì)齊。比如規(guī)則組12位分辨率左右對(duì)齊如下：

這里數(shù)據(jù)對(duì)齊還與規(guī)則組/注入組、分辨率等有關(guān)。

5.ADC觸發(fā)方式

STM32觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換的方式有很多種，軟件觸發(fā)、外部事件（如定時(shí)器事件、 EXTI 中斷事件）觸發(fā)轉(zhuǎn)換。

外部事件觸發(fā)還分為上升沿和下降沿觸發(fā)：

STM32 ADC基礎(chǔ)內(nèi)容及配置參數(shù)比較多，更多細(xì)節(jié)請(qǐng)查閱芯片對(duì)應(yīng)的參考手冊(cè)。

STM32 ADC配置的參數(shù)相對(duì)較多，只要理解了ADC的基礎(chǔ)內(nèi)容，再結(jié)合STM32CubeMX或官方提供的例程，使用ADC就較容易了。

比如：最基礎(chǔ)的單通道配置（默認(rèn)配置）：

1.STM32CubeMX

2.標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

這里結(jié)合STM32F4，STM32CubeMX和標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)描述了最基礎(chǔ)的參數(shù)配置。

STM32CubeMX圖形化工具配置起來(lái)很簡(jiǎn)單，但前提需要理解各參數(shù)的含義。

每項(xiàng)獨(dú)立的參數(shù)其實(shí)不難理解，難在各項(xiàng)參數(shù)復(fù)合使用，比如：多通道、外部事件定時(shí)器觸發(fā)、DMA等。

STM32內(nèi)部集成ADC是一個(gè)常用的模塊，單通道簡(jiǎn)單采集電壓比較容易，但多通道、高頻次等一些特殊情況下，對(duì)軟件和硬件的要求更高。

問題一：參考電壓電阻問題

?STM32部分型號(hào)芯片具有VREF+、 VREF-參考電壓引腳。而且，參考電壓必須低于VDDA電壓。

?

實(shí)際應(yīng)用存在 VREF+ 與 VDDA 之間通過電阻（比如10K）連接的情況，這樣就會(huì)因電阻分壓導(dǎo)致測(cè)量值存在偏差。

解決辦法：VREF+ 與 VDDA通過0Ω電阻連接，同樣，VREF- 與 VDDS也要通過0歐電阻連接。

問題二：輸入引腳浮空問題

有工程師會(huì)會(huì)習(xí)慣性在外部信號(hào)和STM32引腳間加一個(gè)二極管。

如果外部電壓為0時(shí)，在STM32引腳處的狀態(tài)即為浮空狀態(tài)，讀取出來(lái)的電壓就是一個(gè)不確定值（通常為1/2VDD電壓）。

解決辦法：去掉二極管，同時(shí)增加外圍抗干擾電路。

問題三：多通道序列采集問題

在多通道采集時(shí)，采集電壓都為序列中第一個(gè)的電壓，通常是因?yàn)槲蠢斫庖?guī)則組序列轉(zhuǎn)換，因軟件配置不對(duì)導(dǎo)致的問題。

解決辦法：首先要使能掃描模式，再次要正確配置規(guī)則組序列。（同樣的問題在使用DMA情況下也容易出現(xiàn)，需要正確理解連續(xù)轉(zhuǎn)換這些細(xì)節(jié)問題）。

問題四：通道間串?dāng)_問題

使用 ADC 常規(guī)通道的掃描模式采集多路模擬信號(hào)時(shí)，可能存在各路信號(hào)轉(zhuǎn)換相同結(jié)果的情況（實(shí)際各路電壓不同）。

問題原因是相鄰?fù)ǖ乐g透過采樣電容Cs發(fā)生了藕合。

當(dāng) ADC 的采樣電容在兩個(gè)通道之間進(jìn)行切換時(shí)，電路類似如下圖：

解決辦法：增大 ADC 相鄰兩個(gè)通道采樣之間的延時(shí)：ADC_TwoSamplingDelay.

問題五：采樣時(shí)間與外部輸入阻抗不匹配

在做AD轉(zhuǎn)換時(shí)，我們需考慮信號(hào)輸入電路的阻抗，整體上，該阻值越大，為保證轉(zhuǎn)換精度，所需采樣時(shí)間就越長(zhǎng)，STM32芯片可編程的采樣時(shí)間是有限的，顯然這個(gè)外部輸入阻抗也是有上限的。關(guān)于這點(diǎn)，在STM32芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)里有關(guān)ADC特性的章節(jié)有詳細(xì)解釋，可以閱讀。

解決辦法：根據(jù)實(shí)際輸入阻抗和具體應(yīng)用來(lái)配置合適的采樣時(shí)間。

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