2024年3月23日发(作者：)
STM32单片机的ADC配置详解
一、ADC定义
将模拟量转换为数字量的过程称为模式（A/D）转换，完成这一转换的工具就是模数转
换器（简称ADC），用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备。例
如：把芯片的引脚上的电压读出来，把芯片集成的上的温度传感器的温度读出来！
二、ADC要点
1-独立模式-单通道-中断读取
①、初始化ADC用到的GPIO；
②、设置ADC的工作参数并初始化；
③、配置ADC时钟；
④、设置ADC转换通道顺序及采样时间；
⑤、配置使能ADC转换完成中断，在中断内读取转换完的数据；
⑥、使能ADC；
⑦使能软件触发ADC转换。
三、ADC内容
1）ADC数量： STM32有3个ADC，每个ADC最多有16个外部通道，ADC1和ADC2都有
16个外部通道，而ADC3随CPU引脚的不同通道数也不同，一般都有8个外部通道。
2）ADC精度： ADC为12位，即模拟电压经过ADC转换后是一个12位的数字量；一般情
况下ADC的输入电压范围是：0~3.3V，因此最小精度为：3.3/2^12，当数字量为X时，则有
模拟量 Y = (3.3 / 2^12)*X。
3）电压输入范围： ADC 输入范围为：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+。由 VREF- 、VREF+ 、VDDA 、
VSSA 、这四个外部引脚决定。一般把VSSA 和VREF- 接地，把VREF+ 和VDDA 接3V3，得
到ADC的输入电压范围为：0~3.3V。
4）输入通道： ADC的信号输入就是通过通道来实现的，信号通过通道输入到单片机中，单
片机经过转换后，将模拟信号输出为数字信号；STM32F103的ADC多达18个通道，在
F103ZET6中ADC1的通道16连接到了芯片内部的温度传感器，Vrefint （内部参照电压）连
接到了通道 17，ADC2 的模拟通道 16 和 17 连接到了内部的 VSS（地）。
外部的 16 个通道在转换的时候又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有 16路，
注入通道最多有 4 路。
*规则通道：*规则通道就是很规矩的意思，我们平时一般使用的就是这个通道。
注入通道：注入，可以理解为插入，插队的意思，是一种不安分的通道。它是一种在规则通
道转换的时候强行插入要转换的一种。这点跟中断程序很像，都是不安分的主。所以，注入
通道只有在规则通道存在时才会出现。即注入通道的优先级比规则通道高。
5）转换顺序：规则序列寄存器有 3 个，分别为 SQR3、SQR2、SQR1。SQR3 控制着规则序
列中的第一个到第六个转换，对应的位为：SQ1[4:0]~SQ6[4:0]，第一次转换的是位 4:0 SQ1[4:0]，
如果通道 16 想第一次转换，那么在 SQ1[4:0]写 16 即可。注入序列注入序列寄存器 JSQR
只有一个，最多支持 4个通道，具体多少个由 JSQR的 JL[2:0]决定。如果 JL的 值小于 4
的话，则 JSQR跟 SQR决定转换顺序的设置不一样，第一次转换的不是 JSQR1[4:0]，而是
JCQRx[4:0] ，x = （4-JL），跟 SQR 刚好相反。（关于转换顺序只记录个大概，详细请看芯片
手册）
6）触发源： ADC转换有两种方式，①是ADCADC 控制寄存器 2: ADC_CR2 的 ADON 这个
位来控制，写 1 的时候开始转换，写 0 的时候停止转换，这个是最简单也是最好理解的开
启 ADC 转换的控制方式。②是触发转换，这个触发包括内部定时器触发和外部IO触发。而
触发源有很多，具体选择哪一种触发源，由ADC 控制寄存器 2:ADC_CR2 的EXTSEL[2:0]和
JEXTSEL[2:0]位来控制。EXTSEL[2:0]用于选择规则通道的触发源，JEXTSEL[2:0]用于选择注入通
道的触发源。选定好触发源之后，触发源是否要激活，则由ADC控制寄存器 2:ADC_CR2的
EXTTRIG和 JEXTTRIG 这两位来激活。其中 ADC3的规则转换和注入转换的触发源与ADC1/2
的有所不同，在框图上已经表示出来。
7）转换时间： ADC 需要若干个 ADC_CLK 周期完成对输入的模拟量进行采样，最短的转换
时间： Tconv = 采样时间 + 12.5 个周期；PCLK2 = 72M， ADC_CLK = 72/6 = 12M
Tconv = 1.5+12.4 = 14周期 = 14/12us=1.17us即算出最短的转换时间为 1.17us。
8）数据寄存器：**一切准备就绪后，ADC 转换后的数据根据转换组的不同，规则组的数据
放在 ADC_DR寄存器，注入组的数据放在 JDRx。
9）规则数据寄存器：ADC 规则组数据寄存器 ADC_DR 只有一个，是一个 32 位的寄存器，
低 16 位在单 ADC时使用，高 16 位是在 ADC1 中双模式下保存 ADC2 转换的规则数据，
双模式就是 ADC1 和ADC2 同时使用。在单模式下，ADC1/2/3 都不使用高 16 位。因为 ADC
的精度是 12 位，无论 ADC_DR 的高 16 或者低 16 位都放不满，只能左对齐或者右对齐，
具体是以哪一种方式存放，由ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 设置。规则通道可以有 16 个这么
多，可规则数据寄存器只有一个，如果使用多通道转换，那转换的数据就全部都挤在了 DR
里面，前一个时间点转换的通道数据，就会被下一个时间点的另外一个通道转换的数据覆盖
掉，所以当通道转换完成后就应该把数据取走，或者开启 DMA 模式，把数据传输到内存里
面，不然就会造成数据的覆盖。最常用的做法就是开启 DMA 传输。
10）注入数据寄存器：ADC 注入组最多有 4 个通道，刚好注入数据寄存器也有 4 个，每个
通道对应着自己的寄存器，不会跟规则寄存器那样产生数据覆盖的问题。ADC_JDRx 是 32
位的，低 16 位有效，高 16 位保留，数据同样分为左对齐和右对齐，具体是以哪一种方式
存放，由ADC_CR2 的 11 位 ALIGN 设置。
11）中断：中断数据转换结束后，可以产生中断，中断分为三种：规则通道转换结束中断，
注入转换通道转换结束中断，模拟看门狗中断。
其中转换结束中断很好理解，跟我们平时接触的中断一样，有相应的中断标志位和中断使能
位，还可以根据中断类型写相应配套的中断服务程序。
模拟看门狗中断
当被 ADC转换的模拟电压低于低阈值或者高于高阈值时，就会产生中断，前提是我们开启
了模拟看门狗中断，其中低阈值和高阈值由 ADC_LTR 和 ADC_HTR 设置。例如我们设置高
阈值是 2.5V，那么模拟电压超过 2.5V的时候，就会产生模拟看门狗中断，反之低阈值也一
样。
DMA 请求
规则和注入通道转换结束后，除了产生中断外，还可以产生 DMA 请求，把转换好的数据直
接存储在内存里面。要注意的是只有 ADC1 和 ADC3 可以产生 DMA 请求。有关DMA请求
需要配合《STM32F10X-中文参考手册》DMA控制器这一章节来学习。一般我们在使用 ADC
的时候都会开启 DMA 传输。
12）ADC初始化结构体详解： ADC_InitTypeDef 结构体
typedef struct
{
uint32_t ADC_Mode; /*ADC工作模式选择*/
FunctionalState ADC_ScanConvMode; /*ADC扫描（多通道）或者单次（单通道）模
式选择 */
FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; /*ADC 单次转换或者连续转换选择*/
uint32_t ADC_ExternalTrigConv; /*ADC 转换触发信号选择*/
uint32_t ADC_DataAlign; /*ADC 数据寄存器对齐格式*/
uint8_t ADC_NbrOfChannel; /*ADC 采集通道数*/
}ADC_InitTypeDef;
ADC_Mode： 配置 ADC的模式，当使用一个 ADC时是独立模式，使用两个 ADC时是双模
式，在双模式下还有很多细分模式可选，具体配置 ADC_CR1:DUALMOD位。
ScanConvMode： 可选参数为 ENABLE 和 DISABLE，配置是否使用扫描。如果是单通道 AD
转换使用 DISABLE ，如果是多通道 AD 转换使用 ENABLE，具体配置ADC_CR1:SCAN 位。
ADC_ContinuousConvMode： 可选参数为 ENABLE和 DISABLE，配置是启动自动连续转换还
是单次转换。使用 ENABLE 配置为使能自动连续转换；使用 DISABLE 配置为单次转换，转
换一次后停止需要手动控制才重新启动转换，具体配置 ADC_CR2:CON 位。
ADC_ExternalTrigConv： 外部触发选择，图中列举了很多外部触发条件，可根据项目需求配
置触发来源。实际上，我们一般使用软件自动触发。
ADC_DataAlign： 转换结果数据对齐模式，可选右对ADC_DataAlign_Right或者左对齐
ADC_DataAlign_Left。一般我们选择右对齐模式。
ADC_NbrOfChannel： AD 转换通道数目，根据实际设置即可。具体的通道数和通道的转换顺
序是配置规则序列或注入序列寄存器。
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