草帽王子 发表于 2021-4-23 00:41:49

第十章：CH32V103应用教程——ADC

本帖最后由 草帽王子 于 2021-9-10 16:28 编辑

本章教程使用CH32V103开发板的ADC1通道1对开发板的VCC引脚和GND引脚进行采样，并将采样结果通过串口调试助手打印显示。


1、ADC简介及相关函数介绍

CH32V103的ADC模块包含一个 12 位的逐次逼近型的模拟数字转换器，最高14MHz的输入时钟。支持16个外部通道和2个内部信号源采样源。可完成通道的单次转换、连续转换，通道间自动扫描模式、间断模式、外部触发模式等功能。可以通过模拟看门狗功能监测通道电压是否在阈值范围内。

关于ADC具体信息，可参考CH32V103应用手册。ADC标准库函数具体内容如下：
void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);
void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);
void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);
FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);
void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);
uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void);
void ADC_AutoInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_InjectedDiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_ExternalTrigInjecConv);
void ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
FlagStatus ADC_GetSoftwareStartInjectedConvCmdStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_InjectedChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
void ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Length);
void ADC_SetInjectedOffset(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel, uint16_t Offset);
uint16_t ADC_GetInjectedConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel);
void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog);
void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold);
void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel);
void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState);
FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);
void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);
ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);
void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);
s32 TempSensor_Volt_To_Temper(s32 Value);
1.1、void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：将ADCx外围寄存器初始化为其默认重置值。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.2、void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
功能：根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化ADCx外围设备。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_InitStruct：指向包含指定ADC外围设备的配置信息的ADC_InitTypeDef结构的指针。

1.3、void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct)
功能：用默认值填充每个ADC_InitStruct成员。
输入：ADC_InitStruct：指向包含指定ADC外围设备的配置信息的ADC_InitTypeDef结构的指针。

1.4、void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用指定的ADC外围设备。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.5、void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用指定的ADC DMA请求。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.6、void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用指定的ADC中断。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_IT:指定要启用或禁用的ADC中断源。NewState:启用或禁用。

1.7、void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：重置所选ADC校准寄存器。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.8、FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：获取所选ADC重置校准寄存器状态。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.9、void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：启动所选ADC校准过程。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.10、FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：获取所选ADC校准状态。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.11、void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用所选ADC软件启动转换。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.12、FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：获取所选ADC软件开始转换状态。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.13、void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number)
功能：为所选ADC常规组通道配置不连续模式。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；Number：指定不连续模式常规通道计数值。

1.14、void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：为指定的ADC启用或禁用常规组通道上的不连续模式。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.15、void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
功能：为所选ADC常规通道配置其在序列器中的相应列组及其采样时间。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_Channel：要配置的ADC信道；Rank：常规组序列器中的等级；ADC_SampleTime：要为所选通道设置的采样时间值。

1.16、void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：通过外部触发器启用或禁用ADCx转换。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.17、uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：返回常规通道的最后一个ADCx转换结果数据。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.18、uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void)
功能：以双模式返回最后一个ADC1和ADC2转换结果数据。
输入：无。

1.19、void ADC_AutoInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用所选ADC在常规转换后自动注入组转换。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.20、void ADC_InjectedDiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：为指定的ADC启用或禁用注入组通道的不连续模式。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.21、void ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_ExternalTrigInjecConv)
功能：为注入通道转换配置ADCx外部触发器。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_ExternalTrigInjecConv：指定开始注入转换的ADC触发器。

1.22、void ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：通过外部触发器启用或禁用ADCx注入通道转换。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.23、void ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用注入通道转换的所选ADC启动。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；NewState:启用或禁用。

1.24、FlagStatus ADC_GetSoftwareStartInjectedConvCmdStatus(ADC_TypeDef* ADCx)
功能：获取所选ADC软件开始注入转换状态。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备。

1.25、void ADC_InjectedChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime)
功能：为所选ADC注入通道配置其在序列器中的相应秩及其采样时间。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_Channel：要配置的ADC信道；Rank：注入组序列器中的秩；ADC_SampleTime：要为所选通道设置的采样时间值。

1.26、void ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Length)
功能：配置注入通道的序列器长度。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；Length：序列器的长度。

1.27、void ADC_SetInjectedOffset(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel, uint16_t Offset)
功能：设置注入通道转换值偏移。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；Offset：所选ADC注入通道的偏移值。

1.28、uint16_t ADC_GetInjectedConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel)
功能：ADC返回注入通道的结果。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_InjectedChannel：转换后的ADC注入通道。

1.29、void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog)
功能：启用或禁用单个/所有常规或注入通道上的模拟看门狗。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_AnalogWatchdog：ADC模拟看门狗配置。

1.30、void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold,uint16_t LowThreshold)
功能：配置模拟看门狗的高阈值和低阈值。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；HighThreshold：ADC模拟看门狗高阈值;LowThreshold：ADC模拟看门狗低阈值。

1.31、void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel)
功能：配置模拟看门狗保护的单通道。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_Channel：为模拟看门狗配置的ADC信道。

1.32、void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState)
功能：启用或禁用温度传感器和Vrefint通道。
输入：NewState:启用或禁用。

1.33、FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
功能：检查是否设置了指定的ADC标志。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_FLAG：指定要检查的标志。

1.34、void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG)
功能：清除ADCx的挂起标志。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_FLAG：指定要清除的标志。

1.35、ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT)
功能：检查指定的ADC中断是否已发生。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_IT：指定要检查的ADC中断源。

1.36、void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT)
功能：清除ADCx的中断挂起位。
输入：ADCx：其中x可以是1以选择ADC外围设备；ADC_IT：指定要清除的ADC中断挂起位。

1.37、s32 TempSensor_Volt_To_Temper(s32 Value)
功能：内部温度传感器电压与温度之间的关系。
输入：Value：电压值。

以上函数均为库函数内部函数，在进行使用时只需在程序中进行调用即可。


2、硬件设计

本章教程通过ADC1通道1读取开发板VCC引脚和GND引脚ADC值，并通过串口调试助手打印显示出来。


3、软件设计

CH32V103C8T6的ADC_IN1在PC1和PA1引脚，本文使用PA1，通过PA1读取开发板VCC引脚ADC值和GND引脚ADC值，具体程序如下：

adc.h文件
#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H

#include "ch32v10x_conf.h"

void adc_Init(void);
u16 get_adc(u8 ch);

#endifadc.h文件主要是函数的声明.

adc.c文件
#include "adc.h"

void adc_Init(void)
{
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能GPIOA时钟和ADC

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC时钟分频为6分频
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;   //配置ADC为独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;      //设置在单通道模式下执行转换
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//设置在单次模式下执行转换
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //设置转换不是由外部触发启动
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //设置ADC数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);                  //根据ADC_InitStructure中指定的参数初始化ADC1寄存器

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1

    ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置ADC1校准寄存器。

    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束

    ADC_StartCalibration(ADC1); //开启AD校准

    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));      //等待校准结束
}

u16 get_adc(u8 ch)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );//为所选ADC常规通道配置其在序列器中的相应列组及其采样时间。

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1软件启动转换

    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); //等待转换结束

    return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回常规通道的最后一个ADC1转换结果数据
}
adc.c文件主要是对ADC的相关配置以及获取ADC_IN1的值，具体配置流程如下：

1、使能ADC及GPIOA
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能GPIOA时钟和ADC
2、初始化PA1引脚，设置GPIO模式为模拟输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
3、设置ADC分频及工作模式配置
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC时钟分频为6分频
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;   //配置ADC为独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;      //设置在单通道模式下执行转换
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//设置在单次模式下执行转换
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //设置转换不是由外部触发启动
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //设置ADC数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);                  //根据ADC_InitStructure中指定的参数初始化ADC1寄存器
4、使能ADC及进行ADC校准
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1

    ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置ADC1校准寄存器。

    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束

    ADC_StartCalibration(ADC1); //开启AD校准

    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));      //等待校准结束
5、编写ADC值获取函数
u16 get_adc(u8 ch)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );//为所选ADC常规通道配置其在序列器中的相应列组及其采样时间。

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1软件启动转换

    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); //等待转换结束

    return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回常规通道的最后一个ADC1转换结果数据
}通过以上配置，即可对VCC引脚及GND引脚ADC值进行读取。

main.c文件
int main(void)
{
       u16 adc;

      Delay_Init();
      USART_Printf_Init(115200);
      adc_Init();

      printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

      while(1)
      {
             adc=get_adc(ADC_Channel_1);
             printf("adc_value:%d\r\n",adc);
             Delay_Ms(250);
      }
}main.c文件主要进行相关函数的初始化以及打印输出通过ADC_IN1读取到的ADC值。


4、下载验证

将编译好的程序下载到开发板并复位，用杜邦线将PA1引脚分别与VCC引脚和GND引脚连接，读取ADC值。

注意，此处VCC引脚连接3.3V。串口打印情况具体如下：

当连接GND引脚时：

当连接VCC（3.3V）引脚时：

ADC.rar附件下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1hO9fz14OqVYyoWk-cfTFsw
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