STM32F4xx系列提供的12位ADC是逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它具有多達 19 個復用通道，可測量來自 16 個外部源、兩個內(nèi)部源和 V BAT 通道的信號。這些通道的 A/D 轉(zhuǎn)換可在單次、連續(xù)、掃描或不連續(xù)采樣模式下進行。ADC 的結(jié)果存儲在一個左對齊或右對齊的 16 位數(shù)據(jù)寄存器中。

ADC 具有模擬看門狗特性，允許應用檢測輸入電壓是否超過了用戶自定義的閾值上限或下限。

單個ADC框圖

ADC 引腳

ADC開關控制

可通過將ADC_CR2寄存器中的 ADON 位置1來為 ADC 供電。首次將 ADON 位置1時，會將ADC從掉電模式中喚醒。

SWSTART 或 JSWSTART 位置 1 時，啟動 AD 轉(zhuǎn)換。

可通過將 ADON 位清零來停止轉(zhuǎn)換并使 ADC 進入掉電模式。在此模式式下，ADC 幾乎不耗電（只有幾 μA）。

ADC時鐘

ADC 具有兩個時鐘方案：

● 用于模擬電路的時鐘：ADCCLK，所有 ADC 共用

此時鐘來自于經(jīng)可編程預分頻器分頻的 APB2 時鐘，該預分頻器允許 ADC 在 f PCLK2 /2、/4、/6 或 /8 下工作。有關 ADCCLK 的最大值，請參見數(shù)據(jù)手冊。

● 用于數(shù)字接口的時鐘（用于寄存器讀/寫訪問）

此時鐘等效于 APB2 時鐘。可以通過 RCC APB2 外設時鐘使能寄存器 (RCC_APB2ENR)分別為每個 ADC 使能/禁止數(shù)字接口時鐘。

通道選擇

有 16 條復用通道。可以將轉(zhuǎn)換分為兩組：規(guī)則轉(zhuǎn)換和注入轉(zhuǎn)換。每個組包含一個轉(zhuǎn)換序列，該序列可按任意順序在任意通道上完成。例如，可按以下順序?qū)π蛄羞M行轉(zhuǎn)換：ADC_IN3、ADC_IN8、ADC_IN2、ADC_IN2、ADC_IN0、ADC_IN2、ADC_IN2、ADC_IN15。

● 一個規(guī)則轉(zhuǎn)換組最多由 16 個轉(zhuǎn)換構(gòu)成。必須在 ADC_SQRx 寄存器中選擇轉(zhuǎn)換序列的規(guī)則通道及其順序。規(guī)則轉(zhuǎn)換組中的轉(zhuǎn)換總數(shù)必須寫入 ADC_SQR1 寄存器中的 L[3:0] 位。

● 一個注入轉(zhuǎn)換組最多由 4 個轉(zhuǎn)換構(gòu)成。必須在 ADC_JSQR 寄存器中選擇轉(zhuǎn)換序列的注入通道及其順序。注入轉(zhuǎn)換組中的轉(zhuǎn)換總數(shù)必須寫入 ADC_JSQR 寄存器中的 L[1:0] 位。

如果在轉(zhuǎn)換期間修改 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 寄存器，將復位當前轉(zhuǎn)換并向 ADC 發(fā)送一個新的啟動脈沖，以轉(zhuǎn)換新選擇的組。

溫度傳感器、V REFINT 和 V BAT 內(nèi)部通道

● 對于 STM32F40x 和 STM32F41x 器件，溫度傳感器內(nèi)部連接到通道 ADC1_IN16。

內(nèi)部參考電壓 VREFINT 連接到 ADC1_IN17。

● 對于 STM23F42x 和 STM32F43x 器件，溫度傳感器內(nèi)部連接到與 VBAT 共用的通道

ADC1_IN18。一次只能選擇一個轉(zhuǎn)換（溫度傳感器或 VBAT）。同時設置了溫度傳感器和 VBAT 轉(zhuǎn)換時，將只進行 VBAT 轉(zhuǎn)換。

內(nèi)部參考電壓 VREFINT 連接到 ADC1_IN17。

VBAT通道連接到通道ADC1_IN18。該通道也可轉(zhuǎn)換為注入通道或規(guī)則通道。

單次轉(zhuǎn)換模式

在單次轉(zhuǎn)換模式下， ADC 執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換 。CONT 位為 0 時，可通過以下方式啟動此模式：

● 將 ADC_CR2 寄存器中的 SWSTART 位置 1（僅適用于規(guī)則通道）

● 將 JSWSTART 位置 1（適用于注入通道）

● 外部觸發(fā)（適用于規(guī)則通道或注入通道）

完成所選通道的轉(zhuǎn)換之后：

● 如果轉(zhuǎn)換了規(guī)則通道：

— 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲在 16 位 ADC_DR 寄存器中

— EOC（轉(zhuǎn)換結(jié)束）標志置 1

— EOCIE 位置 1 時將產(chǎn)生中斷

● 如果轉(zhuǎn)換了注入通道：

— 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲在 16 位 ADC_JDR1 寄存器中

— JEOC（注入轉(zhuǎn)換結(jié)束）標志置 1

— JEOCIE 位置 1 時將產(chǎn)生中斷

然后，ADC 停止。

連續(xù)轉(zhuǎn)換模式

在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下， ADC 結(jié)束一個轉(zhuǎn)換后立即啟動一個新的轉(zhuǎn)換 。CONT 位為 1 時，可通過外部觸發(fā)或?qū)?ADC_CR2 寄存器中的 SWSTRT 位置 1 來啟動此模式（僅適用于規(guī)則通道）。

每次轉(zhuǎn)換之后：

● 如果轉(zhuǎn)換了規(guī)則通道組：

— 上次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存儲在 16 位 ADC_DR 寄存器中

— EOC（轉(zhuǎn)換結(jié)束）標志置 1

— EOCIE 位置 1 時將產(chǎn)生中斷

時序圖

ADC 在開始精確轉(zhuǎn)換之前需要一段穩(wěn)定時間 t STAB 。ADC 開始轉(zhuǎn)換并經(jīng)過 15 個時鐘周期后，EOC 標志置 1，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在 16 位 ADC 數(shù)據(jù)寄存器中。

掃描模式

此模式用于掃描一組模擬通道。

通過將 ADC_CR1 寄存器中的 SCAN 位置 1 來選擇掃描模式。將此位置 1 后，ADC 會掃描在 ADC_SQRx 寄存器（對于規(guī)則通道）或 ADC_JSQR 寄存器（對于注入通道）中選擇的所有通道。為組中的每個通道都執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換。每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，會自動轉(zhuǎn)換該組中的下一個通道。如果將 CONT 位置 1，規(guī)則通道轉(zhuǎn)換不會在組中最后一個所選通道處停止，而是再次從第一個所選通道繼續(xù)轉(zhuǎn)換。

如果將 DMA 位置 1，則在每次規(guī)則通道轉(zhuǎn)換之后，均使用直接存儲器訪問 (DMA) 控制器將轉(zhuǎn)換自規(guī)則通道組的數(shù)據(jù)（存儲在 ADC_DR 寄存器中）傳輸?shù)?SRAM。在以下情況下，ADC_SR 寄存器中的 EOC 位置 1：

● 如果 EOCS 位清零，在每個規(guī)則組序列轉(zhuǎn)換結(jié)束時

● 如果 EOCS 位置 1，在每個規(guī)則通道轉(zhuǎn)換結(jié)束時

從注入通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)始終存儲在 ADC_JDRx 寄存器中。

數(shù)據(jù)對齊

由于STM32的ADC是12位的，結(jié)果存儲在16位的數(shù)據(jù)寄存器中，有4位用不到，所以ADC存在左對齊或右對齊的方式。為方便讀數(shù)，一般都選擇右對齊。

可獨立設置各通道采樣時間

ADC 會在數(shù)個 ADCCLK 周期內(nèi)對輸入電壓進行采樣，可使用 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2寄存器中的 SMP[2:0] 位修改周期數(shù)。每個通道均可以使用不同的采樣時間進行采樣。

總轉(zhuǎn)換時間的計算公式如下：

T conv = 采樣時間 + 12 個周期

快速轉(zhuǎn)換模式

可通過降低 ADC 分辨率來執(zhí)行快速轉(zhuǎn)換。RES 位用于選擇數(shù)據(jù)寄存器中可用的位數(shù)。每種分辨率的最小轉(zhuǎn)換時間如下：

● 12 位：3 + 12 = 15 ADCCLK 周期

● 10 位：3 + 10 = 13 ADCCLK 周期

● 8 位：3 + 8 = 11 ADCCLK 周期

● 6 位：3 + 6 = 9 ADCCLK 周期