STM32CubeMX HAL库的ADC多通道数据采集（轮训、DMA、DMA+TIM)、读取内部传感器温度
STM32CubeMX | HAL库的ADC多通道数据采集（轮训、DMA、DMA+TIM)、读取内部传感器温度
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注：本片文章以STM32F103系列为例，其他系列可能稍有不同。
1、ADC简介
1.1 采样定理
1.2 模式介绍
- 扫描模式： 使用STM32CUBEMX配置了多通道后，这一项默认开启且无法设置成关闭。这个模式就是自动扫描你开启的所有通道进行转换，直至转换完。例如你开启了CH0、CH1、CH2、CH3这四个通道，启动转换后ADC会自动将这4个通道全部转换完，但是这种连续性是可以被打断的，所以就引出了间断模式。
- 连续模式： 在CUBE中选中ENABLE就是连续模式，DISABLE就是单次模式。开启连续模式后，ADC的转换不由其他控制。例如将ADC设置为了定时器的TGRO触发采样，如果开启连续模式，ADC将忽略定时器的触发采样。（连续转换模式开启后其实就是满频率的采样）。
- 间断模式： 可以将多个通道进行 分组采集，例如你开启了CH0~3这4个通道，假如你设置了间断次数为4，就相当于将4个通道分成了4组，每组1个通道，那么要想采集完这4个通道就需要手动触发4次ADC采集；如果设置了间断次数为2，那么采集完4个通道就需要手动触发2次ADC采集。
1.3 采样时间和采样频率的计算
ADC采样两点间隔的时间一定要大于ADC的采样时间！ 采样时间怎么算，下面就细说一下。
STM32F103一般将时钟配置主频为72M、APB2为72M。ADC挂在APB2时钟总线上，且ADC的时钟不能超过14M。所以一般将ADC的分频设置为6，ADC的时钟主频就为72/6=12MHz。那么一个周期就是：1/12MHz=0.0833us。
以下截图为STM32F1参考手册（手册编号RM0008，可在ST官网直接搜索下载）：
上图的意思是：ADC对输入电压采样若干个ADC_CLK周期，这些周期可通过ADC_SMPR1和ADC_SMPR2寄存器中的SMP[2:0]位进行修改。每个通道都可以用不同的采样时间进行采样。
ADC转换时间 = 采样时间 + 12.5个周期
示例：
STM32F1系列的时钟主频一般设置为了12M，采样时间的设置所对应采样频率如下图所示：
知道了最短时间后，当ADC时钟主频为12M并且采样时间为1.5个周期时，ADC采样两点的时间必须大于1.17us。
而STM32F031系列的ADC时钟主频为14MHz，采样时间的设置所对应采样频率如下图所示：
当ADC时钟主频为14M并且采样时间为1.5个周期时，ADC采样两点的时间必须大于1us。
#### <a name="2_56">;</a> 2、轮训方式的多通道采集
##### 2.1 方式一：间断模式+扫描模式
我开启了通道0、1、2以及内部温度读取通道一共四个通道：
如果想使用轮训方式并且不使用DMA的多通道采集，那么就要配置为 **【单次模式+间断模式】**，并且将Number Of Discontinuous Conversions为1，也就是每个通道分成了一个组，配置如下图：
由于我这里设置间断数为1，也就是将4个通道分成了4组，那么我每次采集的时候都需要手动去触发ADC采集，也就是调用一次HAL_ADC_Start函数，完整代码如下：
我将通道0分别接到3.3V和GND上，4通道采集运行效果如下：
##### <a name="22__72">;</a> 2.2 方式二：完全轮训
完全使用轮训的方式不能使用 **扫描模式**（理论上来说多通道需要使用扫描模式，而不是完全轮训），但是使用STM32CUBEMX配置多通道扫描模式不无法被关闭的，所以我们先用STM32CUBEMX配置成一个通道：
然后读取ADC采集数值的函数是这样：
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uint16_t ADC_Read(uint32_t Channel)
{
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
sConfig.Channel = Channel;
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);
return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}
#### 3、DMA实现多通道采集
通过DMA实现多通道数据采集， **要将连续模式和间断模式关闭！**
如果连续模式开启，那么通过DMA传输到的数组中，每个通道所采集到的值对应数组中的一个位置就是不固定的。
例如你开启了IN0~IN3这四个通道，并通过DMA将这四个通道的数据放到ADC_Value这个大小为4的u16类型数组，
你在第一次采集的时候IN0通道的数值通过DMA被放在ADC_Value[0]，
第二次采集的时候IN0采集到的数值就可能被放到了ADC_Value[1]，
这样的话就极不方便我们对每个通道的数据进行分析和提取。
配置如下，将连续转换模式和间断转换模式关闭，并开启ADC的DMA通道，将DMA的模式配置为周期模式：
代码如下：
4个通道采集运行效果如下：
#### <a name="4timdma_136">;</a> 4、TIM+DMA实现多通道采集
在不使用DMA的情况下，定时器控制ADC进行数据采集只能是单通道！如果开启了多通道，读取到的ADC采集值只会是最后一个通道的值！
所以，要想使用定时器控制ADC采集 **多通道**，必须使用DMA！
CubeMX配置如下，使能ADC的DMA：
ADC的触发方式设置为定时器3的触发事件：
采样时间设置为了55.5个周期，对应采样频率为176.47KHz，所以定时器3的频率设置要低于176.47KHz。
设置定时器3分频系数为72，重载值为10，得到 `72MHz / 72分频 / 10 = 100KHz`的定时器3：
代码如下：
运行结果如下：
当然也可以选择进行一组数据，例如将32个点为一组数据进行采集，设置如下：
运行结果如下：
#### 5、补充：内部温度传感器ADC通道
上面图片是截取在STM32F103RC的datasheet中的，中文意思就是：温度传感器必须产生随温度线性变化的电压。转换范围在2v < VDDA < 3.6 V之间。温度传感器内部连接ADC1_IN16输入通道，用于将传感器输出电压转换为数字值。
内部温度计算公式：
【Temperature = {(V25 - VSENSE) / Avg_Slope} + 25】
字段说明：
* **V25：** 最小1.34V，最大1.52V，典型值1.43V
* **Avg_Slope：** 最小4.0，最大4.6，典型值4.3mv/℃
* **VSENSE：** ADC采集到的电压
ADC值转电压值计算公式：【电压 = ADC采集到的值 * 3.3 / 4096】
看上图我采集到的值为1703，先转换为电压值：1703*3.3/4096≈1.37
**（1.43 - 1.37）/ 0.0043 + 25 ≈ 38.95℃**
ends...
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