tags: [source-summary] type: source source: "尚硅谷嵌入式技术之STM32单片机（进阶篇）V1.0.1 — ADC章节 + 配套代码32~35" author: "尚硅谷研究院" date: 2026-07-15

created: 2026-07-15

ADC模数转换

用生活理解：ADC 就像一把电压尺子——输入一个模拟电压（0~3.3V），输出一个数字（0~4095，12位精度）。就像用尺子量高度，尺子的刻度数决定了精度（12位=4096个刻度）。

ADC 概述

ADC = Analog-to-Digital Converter（模数转换器）。

STM32F103ZET6 有 3 个 ADC（ADC1/2/3），各有：

特性	值
分辨率	12 位（输出 0~4095）
通道数	最多 18 个（16 外部 + 2 内部）
转换模式	单次/连续/扫描/间断
触发方式	软件触发 / 定时器触发 / 外部引脚触发
ADC 时钟	来自 APB2，最大 14MHz
采样时间	可编程 1.5~239.5 个周期

SAR ADC 原理

STM32F103 使用逐次逼近型（SAR, Successive Approximation Register）ADC：

1. 采样：对输入电压进行采样保持
2. 比较：从最高位(bit 11)开始，逐位比较
   第1步：VIN > VREF/2 ? → bit11=1 : bit11=0
   第2步：VIN > 调整后的参考值 ? → bit10=1 : bit10=0
   ... 共12步 → 得到12位结果
3. 转换时间 = 采样时间 + 12.5 个 ADC 时钟周期

规则组与注入组

组	说明	通道数	用途
规则组	常规转换序列	最多16通道	主要数据采集
注入组	可打断规则组的"高优先级"转换	最多4通道	紧急数据采集

ADC 关键寄存器

寄存器	功能
SR	状态（EOC转换结束、STRT开始）
CR1	控制（SCAN扫描模式、RES分辨率）
CR2	控制（ADON开启、CONT连续、EXTTRIG外部触发）
SMPR1/2	采样时间（每个通道单独配置）
SQR1~3	规则序列（通道顺序与数量）
DR	转换结果（12位右对齐）

参考：参考手册 §11（ADC 寄存器描述）

实验：单通道 ADC 采集

软件设计（寄存器版 — 单次采集）

// ADC1 配置：通道0（PA0），软件触发，单次转换
void ADC1_Init(void)
{
    // 1. 开启ADC1时钟 + GPIOA时钟
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

    // 2. PA0 模拟输入模式（CNF=00, MODE=00）
    GPIOA->CRL &= ~(GPIO_CRL_MODE0 | GPIO_CRL_CNF0);

    // 3. 复位ADC1配置
    RCC->APB2RSTR |= RCC_APB2RSTR_ADC1RST;  // 复位
    RCC->APB2RSTR &= ~RCC_APB2RSTR_ADC1RST;

    // 4. ADC 时钟分频（APB2=72MHz, ADC_CLK=72/6=12MHz）
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_ADCPRE_DIV6;

    // 5. 配置ADC1
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;               // 开启ADC1
    Delay_us(10);

    // 6. 校准
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL;                // 开始校准
    while (ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL);         // 等待校准结束

    // 7. 配置规则组序列长度=1，通道0为第1个
    ADC1->SQR1 &= ~ADC_SQR1_L;               // L[3:0]=0: 1个转换
    ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ1;             // SQ1[4:0]=0: 通道0

    // 8. 采样时间：239.5周期
    ADC1->SMPR2 |= ADC_SMPR2_SMP0;           // SMP0[2:0]=111: 239.5周期
}

// 单次转换（软件触发）
uint16_t ADC1_Read(void)
{
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;               // 再次写ADON启动转换
    while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC));        // 等待转换结束(EOC=1)
    return ADC1->DR;                         // 读取结果(0~4095)
}

int main(void)
{
    ADC1_Init();
    while (1)
    {
        uint16_t val = ADC1_Read();
        float voltage = val * 3.3f / 4095.0f;  // 转为电压值
        printf("ADC: %d, %.2fV\r\n", val, voltage);
        Delay_ms(500);
    }
}

核心速查表

步骤	寄存器操作
开启ADC	`CR2
校准	`CR2
配置通道	`SQR3.SQ1 = 通道编号`
配置采样时间	`SMPRx.SMPy = 周期数`
启动转换	`CR2
查询EOC	`while (!(SR & EOC))`
读取结果	`val = DR`（12位右对齐）

常见问题与避坑

ADC 值跳动大 → 电源去耦不良、采样时间太短、建议开启硬件平均
ADC 值始终为 0 → 检查 GPIO 模式（必须模拟输入）、ADC 是否校准
ADC 值始终为 4095 → 输入电压超过 VREF+ 或 ADC 输入引脚悬空
多通道采样顺序错乱 → 检查 SQR 序列配置（SQ1~SQ16 的顺序）
ADC 时钟超过 14MHz → ADC 转换结果会不准确（ADCPRE 分频必须使 ADC_CLK ≤ 14MHz）

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