ADC-注入模式

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        掌握ARM Cortex-M 系列芯片外设ADC注入模式的工作原理，通过配置STM32F407的ADC来分别测出规则通道和注入通道的电压值。

原理

        配置ADC1通道4（PA4）工作在规则通道，配置ADC1通道5（PA5）工作在注入通道，其中通道5的注入模式选择定时器触发，每一秒触发一次，并通过串口打印出测得电压值。通道4选择连续转换并且每500ms打印一次，因此当规则通道打印两次数据的时候，注入通道打印一次数据。

准备

        MDK5 开发环境。

        STM32F4xx HAL库。

        STM32F407 开发板。

        STM32F4xx 参考手册。

        STM32F407 开发板电路原理图。

        串口调试助手软件。

        USB转TTL模块。

步骤

首先创建TIM1_Config()函数，初始化触发定时器和PWM，函数中配置定时器周期为1秒，且PWM的比较值为5000。

static void TIM1_Config(void)
{
	__TIM1_CLK_ENABLE();  // 使能定时器1时钟
	
	TIM_HandleTypeDef TIM_Handle; // 定时器初始化结构体变量
	TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle; // 定时器输出初始化结构体变量	
	
	// 定时器初始化
	TIM_Handle.Channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4; // 通道4
	TIM_Handle.Instance = TIM1; // 选择定时器1
	TIM_Handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 时钟1分频
	TIM_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 向上计数模式
	TIM_Handle.Init.Period = 10000 - 1; // 自动重装载值
	TIM_Handle.Init.Prescaler = 16800 - 1; // 预分频系数
	HAL_TIM_PWM_Init(&TIM_Handle); // 初始化定时器
	
	// 定时器输出PWM初始化
	TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; // 模式选择PWM1
	TIM_OC_Handle.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW; // 输出比较极性为低
	TIM_OC_Handle.Pulse = 5000; // 设置比较值，此值用来确定占空比，默认比较值为自动重装载值的一半，即占空比为50%
	HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM_Handle, &TIM_OC_Handle, TIM_CHANNEL_4); // 配置PWM输出
	
	HAL_TIM_PWM_Start(&TIM_Handle, TIM_CHANNEL_4); // 开始PWM输出
}

创建ADC_InjectInit()函数，分别初始化规则通道和注入通道。

        第一步：初始化ADC规则通道4，为连续转换模式且使用软件触发。

        第二步：初始化注入通道5，为定时器1通道4的上升沿触发。

        第三步：调用TIM1_Config()函数，初始化定时器，并开启ADC通道转换。

// ADC规则/注入通道初始化
void ADC_InjectInit(void)
{
	// 初始化ADC
  	ADC_Handler.Instance = ADC1;
  	ADC_Handler.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV8; // 4分频，ADCCLK = PCLK2/4 =84/4=21MHZ
  	ADC_Handler.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 12位模式
  	ADC_Handler.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; //右对齐
  	ADC_Handler.Init.ScanConvMode = DISABLE; // 不扫描模式
  	ADC_Handler.Init.EOCSelection = DISABLE; // 开启EOC转换一次中断
  	ADC_Handler.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; // 开启连续转换
  	ADC_Handler.Init.NbrOfConversion = 1; // 1个转换在规则序列
  	ADC_Handler.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 使用软件触发
  	ADC_Handler.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; // 使用软件触发
  	HAL_ADC_Init(&ADC_Handler); // 初始化 	
	
	ADC_ChannelConfTypeDef ADC_ChanneConf; // 规则通道初始化结构体
	ADC_InjectionConfTypeDef sConfigInjected; // 注入通道初始化结构体
	
	// 规则通道初始化
	ADC_ChanneConf.Channel = ADC_CHANNEL_4; // 通道4
	ADC_ChanneConf.Rank = 1; // 第一个采样
	ADC_ChanneConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES; // 周期采样时间
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC_Handler, &ADC_ChanneConf);	// 初始化规则通道
	
	// 注入通道初始化
  	sConfigInjected.InjectedNbrOfConversion = 1; // 注入通道转换个数
  	sConfigInjected.InjectedChannel = ADC_CHANNEL_5; // 通道5
  	sConfigInjected.InjectedRank = 1; // 注入通道执行顺序
  	sConfigInjected.InjectedSamplingTime = ADC_SAMPLETIME_56CYCLES; // 注入采样周期
	sConfigInjected.InjectedOffset = 0;
  	sConfigInjected.ExternalTrigInjecConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGINJECCONVEDGE_RISING; // 使用上升沿触发
  	sConfigInjected.ExternalTrigInjecConv = ADC_EXTERNALTRIGINJECCONV_T1_CC4; // 使用定时器1通道4触发
  	sConfigInjected.AutoInjectedConv = DISABLE; // 不启用常规通道转换1次后注入自动转换
  	sConfigInjected.InjectedDiscontinuousConvMode = DISABLE; // 不启用注入通道连续转换
  	HAL_ADCEx_InjectedConfigChannel(&ADC_Handler, &sConfigInjected);

	TIM1_Config(); // 定时器初始化

	HAL_ADC_Start_IT(&ADC_Handler); // 开启ADC中断
	
	HAL_ADCEx_InjectedStart_IT(&ADC_Handler); // 开启注入通道转换中断
}

重定义HAL_ADC_MspInit()函数，初始化ADC底层引脚并使能ADC时钟和中断。

// ADC底层引脚重定义
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
	
  	__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); // 使能ADC1时钟
  	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOA时钟
	
  	GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5; // PA4 PA5
  	GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; // 模拟
  	GPIO_Initure.Pull = GPIO_NOPULL; // 浮空
  	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_Initure);
	
	HAL_NVIC_SetPriority(ADC_IRQn, 0, 0); // 设置ADC中断优先级
	HAL_NVIC_EnableIRQ(ADC_IRQn); // 使能ADC	
}

定义ADC中断服务函数，函数中调用HAL_ADC_IRQHandler()处理中断请求。

// ADC中断服务函数
void ADC_IRQHandler()
{
	HAL_ADC_IRQHandler(&ADC_Handler);
}

定义两个存储变量，分别用来存储规则通道和注入通道的值。

uint16_t uhADCxConvertedRegValue = 0; // 存储规则通道转换值
uint16_t uhADCxConvertedInjValue = 0; // 存储注入通道转换值

定义注入转换完成回调函数，函数中首先获取ADC转换数字值，然后通过获取的数字值计算出电压值，最后通过串口打印电压值。

// ADC注入通道转换值
void HAL_ADCEx_InjectedConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* AdcHandle)
{
	float adc_voltage = 0.0f;
  	uhADCxConvertedInjValue = HAL_ADCEx_InjectedGetValue(AdcHandle, ADC_INJECTED_RANK_1); // 获取ADC数字值
	adc_voltage = uhADCxConvertedInjValue * 3.3f / 4095; // 计算电压值
	printf("Inject adc_voltage: %.2frn", adc_voltage);
}

创建Regula_GetData()函数，用来处理规则通道中数据。同样函数中首先获取ADC转换数字值，然后通过获取的数字值计算出电压值，最后返回计算后的电压值。

// 规则通道数据计算
float Regula_GetData(void)
{
	float adc_voltage = 0.0f;
  	uhADCxConvertedRegValue = HAL_ADC_GetValue(&ADC_Handler); // 获取ADC数字值
	adc_voltage = uhADCxConvertedRegValue * 3.3f / 4095; // 计算电压值
	return adc_voltage;
}

主函数main程序如下：

        第一步：初始化系统时钟和串口。

        第二步：调用ADC_InjectInit()函数初始化ADC两个通道。

        第三步：在while()循环中获取规则通道转换电压值，使用printf将电压值通过串口每隔500ms打印出来。

int main()
{
	CLOCK_Init(); // 时钟初始化
	UART_Init(); // 串口初始化

	ADC_InjectInit(); // 注入模式初始化
	
	while(1)
	{
		printf("Regulation adc_voltage: %.2frn", Regula_GetData());
		HAL_Delay(500);
	}
}

现象

        将程序下载到开发板中，可以看到注入通道数据每隔1秒钟打印一次，规则通道500ms打印一次，当规则通道打印两次数据的时候，注入通道打印一次数据。（此时规则通道4连接的3.3v引脚，注入通道5连接的GND引脚）。