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本文将详细阐述STM32F407微控制器的模数转换功能ADC。
一、ADC的基本概念及作用
ADC即模拟数字转换器，英文全称为Analog to Digital Converter。其作用是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC的主要功能：采集传感器数据、电压、电流等，用于数据数字化处理。
二、ADC性能指标与STM32F4-ADC的特性概述
ADC的性能指标主要涉及以下几个方面：
1. 量程：指的是ADC能够测量的电压范围。
2. 分辨率：通常以输出二进制位数表示，位数越多，分辨率越高，相应的转换时间也会越长。
3. 转换时间：在模拟输入电压符合输入电压范围的前提下，从开始转换到获得稳定数字量的时间。
STM32F4-ADC的特点包括：
三个可调分辨率的ADC，每个通道的分辨率可调为12、10、8、6位。
每个ADC拥有16个外部通道，其中ADC1还具备另外两个内部ADC源和一个BAT通道。
AD转换支持单次、连续、扫描、间断等多种工作模式。
ADC具有独立、双重或三重等多种模式选择。
三、ADC的功能框图及简述
四、ADC功能框图详细解释
- 输入电压范围：由VREF+、VREF-、VDDA、VSSA决定。通常，硬件配置中将VREF-、VSSA接在一起，另两个接到3.3V电源上，从而确定0-3.3V的输入电压范围。若实际测量的电压不在此范围内，可通过硬件上的电压转换电路进行调整。
- 输入通道：每个ADC都配有16个外部通道。其中，ADC1相比其他ADC多出三个通道，用于测量芯片内部温度、电压以及备用电池的电压。
- 转换顺序：规则通道组可按照预定的转换顺序进行转换，具体顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。还有注入通道组，其转换不遵循预定顺序，可在适当时候插队转换。
- 数据寄存器：ADC只有一个数据寄存器（ADC_DR），这是一个32位寄存器，但只有16位是有效的。转换后的数据最多占用12位，因此数据可以左对齐或右对齐存放。存放方式可在ADC_CR2的特定位设置。请注意，规则通道组只有一个数据寄存器，若不及时读取数据，下一次转换会覆盖之前的结果，为避免数据丢失，可使用DMA（直接内存访问）技术。
五、ADC的工作模式详解
- 单次转换模式：ADC仅执行一次转换。当CONT位为0时，可以通过以下方式启动此模式：通过将ADC_CR2寄存器中的SWSTART位置为1来启动规则通道的转换；将JSESTART置1来启动注入通道的转换；或使用外部触发来启动规则和注入通道的转换。完成所选通道的转换后，数据存储在16位的数据存储器中。如果转换的是规则通道，当EOC和EOCIE被置位时会产生中断；若为注入通道，则当JEOC和JEOCIE被置位时产生中断。
ADC还支持软件触发和外部事件触发等多种触发源选择。软件触发通过控制ADC_CR2的ADON位实现，外部事件触发则可选择内部定时器或外部IO触发。
