開發(fā)環(huán)境：

MDK：Keil 5.30

開發(fā)板：GD32F207I-EVAL

MCU：GD32F207IK

1 ADC工作原理

GD32F2系列有 3 個逐次逼近型的ADC，精度為 12 位，有18個多路復(fù)用通道，可以轉(zhuǎn)換來自16個外部通道和2個內(nèi)部通道的模擬信號。其中ADC0 和 ADC1都有 16 個外部通道， ADC2 根據(jù) CPU 引腳的不同通道數(shù)也不同，一般都有8 個外部通道。各通道的A/D轉(zhuǎn)換可以__單次、連續(xù)、掃描或間斷模式__執(zhí)行。ADC的結(jié)果可以__左對齊或右對齊方式__存儲在16位數(shù)據(jù)寄存器中。模擬看門狗特性允許應(yīng)用程序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的高/低閥值。ADC 的輸入時鐘不得超過28MHz，它是由PCLK2經(jīng)分頻產(chǎn)生。

1.1 ADC架構(gòu)

ADC架構(gòu)如下圖所示。

1.電壓輸入范圍

ADC 輸入范圍為：VREFN ≤ VIN ≤ VREFP。由VREFN、VREFP、VDDA、VSSA這四個外部引腳決定。

我們在設(shè)計原理圖的時候一般把 VSSA 和 VREFN接地，把VREFP和 VDDA 接 3V3，得到ADC 的輸入電壓范圍為： 0~3.3V。在 64 腳以下的 CPU 中，沒有VREFN和 VREFP這兩個引腳，

ADC 電壓輸入范圍直接由 VDDA和 VSSA決定。如果我們想讓輸入的電壓范圍變寬，去到可以測試負(fù)電壓或者更高的正電壓，我們可以在外部加一個電壓調(diào)理電路，把需要轉(zhuǎn)換的電壓抬升或者降壓到 0~3.3V，這樣 ADC 就可以測量。

【注】VDDA和VSSA必須分別連接到VDD和VSS。

2.輸入通道

我們確定好ADC輸入電壓之后，那么電壓怎么輸入到 ADC？這里我們引入通道的概念，GD32 的ADC多達(dá)18個通道，其中外部的16個通道就是框圖中的 ADCx_IN0、ADCx_IN1...ADCx_IN5。這16個通道對應(yīng)著不同的 IO 口，具體是哪一個 IO 口可以從手冊查詢到。其中 ADC0/1/2還有內(nèi)部通道： ADC0 的通道 16 連接到了芯片內(nèi)部的溫度傳感器， Vrefint 連接到了通道 17。 ADC1 的模擬通道 16 和 17 連接到了內(nèi)部的 VSS。ADC2 的模擬通道 9、 14、 15、 16 和 17 連接到了內(nèi)部的 VSS。

外部的 16 個通道在轉(zhuǎn)換的時候又分為規(guī)則通道和注入通道，其中規(guī)則通道最多有 16路，注入通道最多有 4 路。那這兩個通道有什么區(qū)別？在什么時候使用？

規(guī)則通道

規(guī)則通道：規(guī)則通道就是很規(guī)矩的意思，我們平時一般使用的就是這個通道，或者應(yīng)該說我們用到的都是這個通道，沒有什么特別要注意的可講。

注入通道

注入，可以理解為插入，插隊(duì)的意思，是一種不安分的通道。它是一種在規(guī)則通道轉(zhuǎn)換的時候強(qiáng)行插入要轉(zhuǎn)換的一種。如果在規(guī)則通道轉(zhuǎn)換過程中，有注入通道插隊(duì)，那么就要先轉(zhuǎn)換完注入通道，等注入通道轉(zhuǎn)換完成后，再回到規(guī)則通道的轉(zhuǎn)換流程。這點(diǎn)跟中斷程序很像，都是不安分的主。所以，注入通道只有在規(guī)則通道存在時才會出現(xiàn)。

3.轉(zhuǎn)換順序

ADC支持18個多路通道，可以把轉(zhuǎn)換組織成兩組：一個規(guī)則組通道和一個注入組通道。

規(guī)則組，可以按照特定的序列組織成多達(dá)16個轉(zhuǎn)換的序列。ADC_RSQ0~ADC_RSQ2寄存器規(guī)定了規(guī)則組的通道選擇。ADC_RSQ0寄存器的RL[3:0]位規(guī)定了整個規(guī)則組轉(zhuǎn)換序列的長度。

注入組，可以按照特定的序列組織成多達(dá)4個轉(zhuǎn)換的序列。ADC_ISQ寄存器規(guī)定了注入組的通道選擇。ADC_ISQ寄存器的IL[1:0]位規(guī)定了整個注入組轉(zhuǎn)換序列的長度。

4.觸發(fā)源

通道選好了，轉(zhuǎn)換的順序也設(shè)置好了，那接下來就該開始轉(zhuǎn)換了。 ADC 轉(zhuǎn)換可以由ADC_CTL1的 ADON 這個位來控制，寫 1 的時候開始轉(zhuǎn)換，寫 0 的時候停止轉(zhuǎn)換，這個是最簡單也是最好理解的開啟 ADC 轉(zhuǎn)換的控制方式，理解起來沒啥技術(shù)含量。

除了這種庶民式的控制方法， ADC 還支持觸發(fā)轉(zhuǎn)換，這個觸發(fā)包括內(nèi)部定時器觸發(fā)和外部 IO 觸發(fā)。觸發(fā)源有很多，具體選擇哪一種觸發(fā)源，由 ADC_CTL1的ETSRC[2：0]和ETSIC[2：0]位來控制。ETSRC[2：0]用于選擇規(guī)則通道的觸發(fā)源，ETSIC[2：0]用于選擇注入通道的觸發(fā)源。選定好觸發(fā)源之后，觸發(fā)源是否要激活，則由ADC_CTL1的 ETERC和 ETEIC這兩位來激活。

5.數(shù)據(jù)寄存器

一切準(zhǔn)備就緒后，ADC 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)根據(jù)轉(zhuǎn)換組的不同，規(guī)則組的數(shù)據(jù)放在ADC_RDATA寄存器，注入組的數(shù)據(jù)放在ADC_IDATAx。

6.中斷

轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可以產(chǎn)生中斷，中斷分為三種：規(guī)則通道轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷，注入轉(zhuǎn)換通道轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷，模擬看門狗中斷。其中轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷很好理解，跟我們平時接觸的中斷一樣，有相應(yīng)的中斷標(biāo)志位和中斷使能位，我們還可以根據(jù)中斷類型寫相應(yīng)配套的中斷服務(wù)程序。

模擬看門狗中斷

當(dāng)被 ADC 轉(zhuǎn)換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值時，就會產(chǎn)生中斷，前提是我們開啟了模擬看門狗中斷，其中低閾值和高閾值由 ADC_WDHT 和 ADC_WDLT置。例如我們設(shè)置高閾值是 2.5V，那么模擬電壓超過 2.5V 的時候，就會產(chǎn)生模擬看門狗中斷，反之低閾值也一樣。

DMA 請求

DMA 請求可以通過設(shè)置 ADC_CTL1 寄存器的 DMA 位來使能，它用于傳輸規(guī)則組多個通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 ADC 在規(guī)則組一個通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后產(chǎn)生一個 DMA 請求， DMA 接受到請求后可以將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)從 ADC_RDATA 寄存器傳輸?shù)接脩糁付ǖ哪康牡刂贰?/p>

注意： 只有 ADC0 和 ADC2 有 DMA 功能， ADC1 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)可以在 ADC 同步模式下傳輸。

7.轉(zhuǎn)換時間

ADC 時鐘

ADC 輸入時鐘 ADCCLK由 PCLK2 經(jīng)過分頻產(chǎn)生，最大是28M，分頻因子由 RCC 時鐘配置寄存器RCU_CFG0的位 15:14 ADCPSC[1:0]設(shè)置，可以是 2/4/6/8/12/16 分頻，注意這里沒有 1 分頻。一般我們設(shè)置 PCLK2=HCLK=120M。

采樣時間

ADC 使用若干個 ADCCLK 周期對輸入的電壓進(jìn)行采樣，采樣的周期數(shù)可通過 ADC采樣時間寄存器ADC_SAMPT0 和 ADC_SAMPT1中的 SMP[2:0]位設(shè)置，ADC_SAMPT1控制的是通道 09， ADC_SAMPT0 控制的是通道 1017。每個通道可以分別用不同的時間采樣。其中采樣周期最小是 1.5 個，即如果我們要達(dá)到最快的采樣，那么應(yīng)該設(shè)置采樣周期為 1.5個周期，這里說的周期就是 1/ADCCLK。

ADC 的轉(zhuǎn)換時間跟 ADC 的輸入時鐘和采樣時間有關(guān)，公式為：

Tconv = 采樣時間 +12.5 個周期。

例如，當(dāng) ADCLK = 14MHz，采樣時間設(shè)置為 1.5 周期（最快），那么總的轉(zhuǎn)換時間:

Tconv = 1.5 周期 + 12.5 周期 = 14 周期 = 1us。

8.電壓轉(zhuǎn)換

模擬電壓經(jīng)過 ADC 轉(zhuǎn)換后，是一個 12 位的數(shù)字值，如果通過串口以 16 進(jìn)制打印出來的話，可讀性比較差，那么有時候我們就需要把數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換成模擬電壓，也可以跟實(shí)際的模擬電壓（用萬用表測）對比，看看轉(zhuǎn)換是否準(zhǔn)確。

我們一般在設(shè)計原理圖的時候會把ADC 的輸入電壓范圍設(shè)定在： 0~3.3v，因?yàn)?ADC是 12 位的，那么 12 位滿量程對應(yīng)的就是3.3V，12 位滿量程對應(yīng)的數(shù)字值是： 2^12。數(shù)值0 對應(yīng)的就是 0V。如果轉(zhuǎn)換后的數(shù)值為X， X對應(yīng)的模擬電壓為 Y，那么會有這么一個等式成立： 2^12 / 3.3 = X / Y， => Y = (3.3 * X ) / 2^12。

1.2 ADC通道選擇

GD32 將 ADC 的轉(zhuǎn)換分為 2 個通道組： 規(guī)則通道組和注入通道組 。

規(guī)則通道相當(dāng)于你正常運(yùn)行的程序，而注入通道呢，就相當(dāng)于中斷。在你程序正常執(zhí)行的時候，中斷是可以打斷你的執(zhí)行的。同這個類似，注入通道的轉(zhuǎn)換可以打斷規(guī)則通道的轉(zhuǎn)換， 在注入通道被轉(zhuǎn)換完成之后，規(guī)則通道才得以繼續(xù)轉(zhuǎn)換。

上面的例子因?yàn)樗俣容^慢，不能完全體現(xiàn)這樣區(qū)分(規(guī)則通道組和注入通道組)的好處，但在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中有很多檢測和監(jiān)視探頭需要較快地處理，這樣對 AD 轉(zhuǎn)換的分組將簡化事件處理的程序并提高事件處理的速度。

GD32 其 ADC 的規(guī)則通道組最多包含 16 個轉(zhuǎn)換，而注入通道組最多包含 4 個通道。關(guān)于這兩個通道組的詳細(xì)介紹，請參考《GD32參考手冊》，我們這里就不在一一列舉了。

溫度傳感器和通道ADC0_IN16相連接，內(nèi)部參照電壓VREFINT和ADC0_IN17相連接?？梢园醋⑷牖蛞?guī)則通道對這兩個內(nèi)部通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

【注意】溫度傳感器和VREFINT只能出現(xiàn)在主ADC0 中。

1.3 ADC轉(zhuǎn)換模式

• 單次轉(zhuǎn)換模式

該模式能夠運(yùn)行在規(guī)則組和注入組。單次轉(zhuǎn)換模式下， ADC_RSQ2寄存器的RSQ0[4:0]位或者ADC_ISQ寄存器的ISQ3[4:0]位規(guī)定了ADC的轉(zhuǎn)換通道。當(dāng)ADCON位被置1，一旦相應(yīng)軟件觸發(fā)或者外部觸發(fā)發(fā)生， ADC就會采樣和轉(zhuǎn)換一個通道。

規(guī)則通道單次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將被存放于ADC_RDATA寄存器中， EOC將會置1。如果EOCIE位被置1，將產(chǎn)生一個中斷。

注入通道單次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將被存放于ADC_IDATA0寄存器中， EOC和EOIC位將會置1。如果EOCIE或EOICIE位被置1，將產(chǎn)生一個中斷。

• 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式

在該模式可以運(yùn)行在規(guī)則組通道上。對ADC_CTL1寄存器的CTN位置1可以使能連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。在此模式下， ADC執(zhí)行由RSQ0[4:0]規(guī)定的轉(zhuǎn)換通道。當(dāng)ADCON位被置1，一旦相應(yīng)軟件觸發(fā)或者外部觸發(fā)產(chǎn)生， ADC就會采樣和轉(zhuǎn)換規(guī)定的通道。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)保存在ADC_RDATA寄存器中。

• 掃描模式

掃描轉(zhuǎn)換模式可以通過將ADC_CTL0寄存器的SM位置1來使能。在此模式下， ADC掃描轉(zhuǎn)換所有被ADC_RSQ0~ADC_RSQ2寄存器或ADC_ISQ寄存器選中的所有通道。一旦ADCON位被置1，當(dāng)相應(yīng)軟件觸發(fā)或者外部觸發(fā)產(chǎn)生， ADC就會一個接一個的采樣和轉(zhuǎn)換規(guī)則組或注入組通道。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲在ADC_RDATA或ADC_IDATAx寄存器中。規(guī)則組或注入組轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC或者EOIC位將被置1。如果EOCIE或EOICIE位被置1，將產(chǎn)生中斷。當(dāng)規(guī)則組通道工作在掃描模式下時， ADC_CTL1寄存器的DMA位必須設(shè)置為1。

如果ADC_CTL1寄存器的CTN位也被置1，則在規(guī)則通道轉(zhuǎn)換完之后，這個轉(zhuǎn)換自動重新開始。

• 間斷模式

規(guī)則組

對于規(guī)則組， ADC_CTL0 寄存器的 DISRC 位置 1 使能間斷轉(zhuǎn)換模式。該模式下可以執(zhí)行一次n 個通道的短序列轉(zhuǎn)換(n<=8)，此轉(zhuǎn)換是 ADC_RSQ0RSQ2 寄存器所選擇的轉(zhuǎn)換序列的一部分。數(shù)值 n 由 ADC_CTL0 寄存器的 DISCNUM[2:0]位給出。當(dāng)相應(yīng)的軟件觸發(fā)或外部觸發(fā)發(fā)生， ADC 就會采樣和轉(zhuǎn)換在 ADC_RSQ0RSQ2 寄存器所選擇通道中接下來的 n 個通道，直到規(guī)則序列中所有的通道轉(zhuǎn)換完成。每個規(guī)則組轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后， EOC位將被置1。如果EOCIE位被置 1 將產(chǎn)生一個中斷。

舉例： n=3，被轉(zhuǎn)換的通道 = 0 、1、2、3、6、7、9、10

第一次觸發(fā)：轉(zhuǎn)換的序列為 0 、1、2

第二次觸發(fā)：轉(zhuǎn)換的序列為 3 、6、7

第三次觸發(fā)：轉(zhuǎn)換的序列為 9 、10，并產(chǎn)生EOC事件

第四次觸發(fā)：轉(zhuǎn)換的序列 0 、1、2

注意：

1.當(dāng)以間斷模式轉(zhuǎn)換一個規(guī)則組時，轉(zhuǎn)換序列結(jié)束后不自動從頭開始。

2.當(dāng)所有子組被轉(zhuǎn)換完成，下一次觸發(fā)啟動第一個子組的轉(zhuǎn)換。在上面的例子中，第四次觸發(fā)重新轉(zhuǎn)換第一子組的通道 0 、1和2。

__注入組 __

對于注入組，ADC_CTL0 寄存器的 DISIC 位置 1 使能間斷轉(zhuǎn)換模式。該模式下可以執(zhí)行ADC_ISQ 寄存器所選擇的轉(zhuǎn)換序列的一個通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)相應(yīng)的軟件觸發(fā)或外部觸發(fā)發(fā)生，ADC 就會采樣和轉(zhuǎn)換 ADC_ISQ 寄存器中所選擇通道的下一個通道，直到注入組序列中所有通道轉(zhuǎn)換完成。每個注入組通道轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后， EOIC 位將被置 1。如果 EOICIE 位被置 1 將產(chǎn)生一個中斷。

例子： n=1，被轉(zhuǎn)換的通道 = 1 、2、3

第一次觸發(fā)：通道1被轉(zhuǎn)換

第二次觸發(fā)：通道2被轉(zhuǎn)換

第三次觸發(fā)：通道3被轉(zhuǎn)換，并且產(chǎn)生EOC和JEOC事件

第四次觸發(fā)：通道1被轉(zhuǎn)換

【注意】

1.當(dāng)完成所有注入通道轉(zhuǎn)換，下個觸發(fā)啟動第1個注入通道的轉(zhuǎn)換。在上述例子中，第四個觸發(fā)重新轉(zhuǎn)換第1個注入通道1。

2.不能同時使用自動注入和間斷模式。

3.必須避免同時為規(guī)則和注入組設(shè)置間斷模式。間斷模式只能作用于一組轉(zhuǎn)換。

規(guī)則組和注入組不能同時工作在間斷模式，同一時刻只能有一組被設(shè)置成間斷模式

2 ADC寄存器描述

我們介紹一下我們執(zhí)行規(guī)則通道的單次轉(zhuǎn)換，需要用到的 ADC 寄存器。第一個要介紹的是 ADC 控制寄存器（ADC_CTL0和 ADC_CTL1）。ADC_CTL0的各位描述如下圖所示。

這里我們不再詳細(xì)介紹每個位，而是抽出幾個我們本章要用到的位進(jìn)行針對性的介紹，詳細(xì)的說明及介紹，請參考《GD32 參考手冊》。

ADC_CTL0的 SM位，該位用于設(shè)置掃描模式，由軟件設(shè)置和清除，如果設(shè)置為 1，則使用掃描模式，如果為 0，則關(guān)閉掃描模式。在掃描模式下，由ADC_RSQx或ADC_ISQ寄存器選中的通道被轉(zhuǎn)換。如果設(shè)置了 EOCIE 或 EOICIE，只在最后一個通道轉(zhuǎn)換完畢后才會產(chǎn)生 EOC 或 EOIC中斷。

ADC_CTL0 [19: 16]用于設(shè)置 ADC 的操作模式，詳細(xì)的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示。

本章我們要使用的是獨(dú)立模式，所以設(shè)置這幾位為 0 就可以了。接著我們介紹 ADC_CTL1，該寄存器的各位描述如下圖所示。

該寄存器我們也只針對性的介紹一些位： ADCON 位用于開關(guān) AD 轉(zhuǎn)換器。而 CTN位用于設(shè)置是否進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)換，我們使用單次轉(zhuǎn)換，所以 CTN位必須為 0。 CLB和 RSTCLB用于ADC 校準(zhǔn)。

ADC_CTL1寄存器中的DAL位選擇轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)儲存的對齊方式。數(shù)據(jù)可以左對齊或右對齊，如下圖所示。

注入組通道轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)值已經(jīng)減去了在 ADC_IOFFx 寄存器中定義的偏移量，因此結(jié)果可能是一個負(fù)值。符號值是一個擴(kuò)展值。對于規(guī)則組通道，不需減去偏移值，因此只有12個位有效。

ETSRC [2: 0]用于選擇啟動規(guī)則轉(zhuǎn)換組轉(zhuǎn)換的外部事件，詳細(xì)的設(shè)置關(guān)系如下圖所示。

我們這里使用的是軟件觸發(fā)，所以設(shè)置這 3 個位為 111。 ADC_CTL1的SWRCST位用于開始規(guī)則通道的轉(zhuǎn)換，我們每次轉(zhuǎn)換（單次轉(zhuǎn)換模式下）都需要向該位寫 1。TSVREN為用于使能溫度傳感器和 Vrefint。GD32內(nèi)部的溫度傳感器我們將在后文介紹。

第二個要介紹的是 ADC 采樣事件寄存器（ADC_SAMPT0和 ADC_SAMPT1），這兩個寄存器用于設(shè)置通道 0~17 的采樣時間，每個通道占用 3 個位。 ADC_SAMPT0的各位描述如下圖。

ADC_SAMPT1和ADC_SAMPT0差不多，只是該寄存器用于配置通道0 ~ 通道9。

對于每個要轉(zhuǎn)換的通道，采樣時間建議盡量長一點(diǎn)，以獲得較高的準(zhǔn)確度，但是這樣會降低 ADC 的轉(zhuǎn)換速率。ADC的轉(zhuǎn)換時間可以由以下公式計算：

Tcovn=采樣時間+12.5 個周期

其中： Tcovn 為總轉(zhuǎn)換時間，采樣時間是根據(jù)每個通道的SPT 位的設(shè)置來決定的。例如，當(dāng) ADCCLK=14Mhz 的時候，并設(shè)置 1.5 個周期的采樣時間，則得到： Tcovn=1.5+12.5=14 個周期=1us。

常見的周期有：1.5周期、7.5周期、13.5周期、28.5周期、41.5周期、55.5周期、71.5周期、239.5周期。

第三個要介紹的是 ADC 規(guī)則序列寄存器（ADC_RSQ0~2） ,該寄存器總共有 3 個，這幾個寄存器的功能都差不多，這里我們僅介紹一下ADC_RSQ0，該寄存器的各位描述如下圖所示。

RL[3：0]用于存儲規(guī)則序列的長度，我們這里只用了 1 個，所以設(shè)置這幾個位的值為 0。其他的 RSQ12~ 15則存儲了規(guī)則序列中第 12~ 15 個通道的編號（0~17）。另外兩個規(guī)則序列寄存器同 ADC_RSQ0大同小異，我們這里就不再介紹了，要說明一點(diǎn)的是：我們選擇的是單次轉(zhuǎn)換，所以只有一個通道在規(guī)則序列里面，這個序列就是 RSQ0，通過 ADC_RSQ2的最低 5 位（也就是 RSQ0）設(shè)置。

第四個要介紹的是 ADC 規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器(ADC_RDATA)。規(guī)則序列中的 ADC 轉(zhuǎn)化結(jié)果都將被存在這個寄存器里面，而注入通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存在ADC_IOFFx 里面。ADC_RDATA的各位描述如下圖。

這里要提醒一點(diǎn)的是，該寄存器的數(shù)據(jù)可以通過ADC_CTL1的DAL位設(shè)置左對齊還是右對齊。在讀取數(shù)據(jù)的時候要注意。

最后一個要介紹的 ADC 寄存器為 ADC 狀態(tài)寄存器（ADC_STAT），該寄存器保存了 ADC 轉(zhuǎn)換時的各種狀態(tài)。該寄存器的各位描述如下圖。

這里我們要用到的是 EOC 位，我們通過判斷該位來決定是否此次規(guī)則通道的 ADC 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，如果完成我們就從 ADC_RDATA 中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，否則等待轉(zhuǎn)換完成。

3 ADC具體代碼實(shí)現(xiàn)

接下來筆者將通過三種方式實(shí)現(xiàn)ADC單通道電壓數(shù)據(jù)采集，先看看筆者使用的開發(fā)板的硬件電路，其中PC3外接了一個滑動電阻。

3.1 ADC單通道電壓采集查詢方式實(shí)現(xiàn)

ADC參數(shù)設(shè)置的詳細(xì)步驟：

1）開啟 PC 口時鐘和 ADC0 時鐘，設(shè)置 PC3為模擬輸入。

GD32F207的ADC 通道 13在 PC3上，所以，我們先要使能 PC 的時鐘和 ADC0時鐘，然后設(shè)置PC0為模擬輸入。 使能 GPIOC 和 ADC 時鐘，設(shè)置 PC3的輸入方式。

2）復(fù)位 ADC0，同時設(shè)置 ADC0分頻因子。

開啟 ADC0 時鐘之后，我們要復(fù)位 ADC0， 將 ADC1 的全部寄存器重設(shè)為缺省值之后我們就可以通過RCU_CFG0設(shè)置 ADC的分頻因子。分頻因子要確保 ADC的時鐘（ADCCLK）不要超過 28Mhz。這個我們設(shè)置分頻因子位 8， 時鐘為 120/8=15MHz,庫函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法是:

void rcu_adc_clock_config(uint32_t adc_psc)；

輸入?yún)?shù)范圍：

/* ADC prescaler selection */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV2           ((uint32_t)0x00000000U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/2 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV4           ((uint32_t)0x00000001U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/4 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6           ((uint32_t)0x00000002U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/6 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV8           ((uint32_t)0x00000003U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/8 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV12          ((uint32_t)0x00000005U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/12 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV16          ((uint32_t)0x00000007U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/16 */

GD32F2的ADC最大的轉(zhuǎn)換速率為2Mhz,也就是轉(zhuǎn)換時間為0.5us(在ADCCLK=28M,采樣周期為1.5個ADC時鐘下得到)，不要讓ADC的時鐘超過28M，否則將導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確度下降。

3） 初始化 ADC0參數(shù)，設(shè)置 ADC0 的工作模式以及規(guī)則序列的相關(guān)信息。

在設(shè)置完分頻因子之后，我們就可以開始 ADC0的模式配置了，設(shè)置單次轉(zhuǎn)換模式、觸發(fā)方式選擇、數(shù)據(jù)對齊方式等都在這一步實(shí)現(xiàn)。 同時，我們還要設(shè)置 ADC0規(guī)則序列的相關(guān)信息，我們這里只有一個通道，并且是單次轉(zhuǎn)換的，所以設(shè)置規(guī)則序列中通道數(shù)為 1。

/* ADC mode config */
adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);

/* ADC data alignment config */
adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

/* ADC channel length config */
adc_channel_length_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, 1);

/* ADC regular channel config */
adc_regular_channel_config(ADC0, 0, ADC_CHANNEL_13, ADC_SAMPLETIME_1POINT5);

/* ADC trigger config */
adc_external_trigger_source_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE);

/* ADC external trigger enable */
adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);

adc_mode_config()用來設(shè)置ADC模式，這里只使用一個ADC，因此設(shè)置為獨(dú)立模式。

adc_data_alignment_config()用來設(shè)置 ADC 數(shù)據(jù)對齊方式是左對齊還是右對齊，這里我們選擇右對齊方式。

adc_channel_length_config()用來設(shè)置規(guī)則序列的長度，這里我們是單次轉(zhuǎn)換，所以值為 1 即可。

adc_regular_channel_config()用來設(shè)置ADC通道轉(zhuǎn)換順序，這里設(shè)置采樣時間為1.5個時鐘周期。

adc_special_function_config()函數(shù)用來設(shè)置是否開啟連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，因?yàn)槭菃未无D(zhuǎn)換模式，所以我們選擇不開啟連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，DISABLE 即可。

adc_external_trigger_source_config()用來設(shè)置啟動規(guī)則轉(zhuǎn)換組轉(zhuǎn)換的外部事件，這里我們選擇軟件觸發(fā)，選擇值為ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE即可。

adc_external_trigger_config()用于使能外部觸發(fā)。

4）使能 ADC 并校準(zhǔn)。

在設(shè)置完了以上信息后， 我們就使能 ADC 轉(zhuǎn)換器，執(zhí)行復(fù)位校準(zhǔn)和 ADC校準(zhǔn)，注意這兩步是必須的！不校準(zhǔn)將導(dǎo)致結(jié)果很不準(zhǔn)確。

使能指定的 ADC 的方法是：

adc_enable(ADC0);

執(zhí)行 ADC 校準(zhǔn)的方法是：

adc_calibration_enable(ADC0);

ADC有一個內(nèi)置自校準(zhǔn)模式。校準(zhǔn)可大幅減小因內(nèi)部電容器組的變化而造成的準(zhǔn)精度誤差。在校準(zhǔn)期間，在每個電容器上都會計算出一個誤差修正碼(數(shù)字值)，這個碼用于消除在隨后的轉(zhuǎn)換中每個電容器上產(chǎn)生的誤差。

通過設(shè)置ADC_CTL1寄存器的CLB位啟動校準(zhǔn)。一旦校準(zhǔn)結(jié)束，CLB位被硬件復(fù)位，可以開始正常轉(zhuǎn)換。建議在上電時執(zhí)行一次ADC校準(zhǔn)。

【注意】

1.建議在每次上電后執(zhí)行一次校準(zhǔn)。

2.啟動校準(zhǔn)前，ADC必須處于關(guān)電狀態(tài)(ADON=’0’)超過至少兩個ADC時鐘周期。

5）讀取 ADC 值。

在上面的校準(zhǔn)完成之后， ADC 就算準(zhǔn)備好了。接下來啟動 ADC 轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，讀取 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果值就是了。

軟件開啟 ADC 轉(zhuǎn)換的方法是：

adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

開啟轉(zhuǎn)換之后，就可以獲取轉(zhuǎn)換 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)， 方法是：

adc_regular_data_read(ADC0);//ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果

同時在 AD 轉(zhuǎn)換中，我們還要根據(jù)狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位來獲取 AD 轉(zhuǎn)換的各個狀態(tài)信息。 庫函數(shù)獲取 AD 轉(zhuǎn)換的狀態(tài)信息的函數(shù)是：

FlagStatus adc_flag_get(uint32_t adc_periph, uint32_t adc_flag)

比如我們要判斷 ADC的轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，方法是：

while(!adc_flag_get(ADC0,ADC_FLAG_EOC));//檢查轉(zhuǎn)換標(biāo)志

接下來看看ADC完整的配置。

/*
    brief      Configure the ADC peripheral
    param[in]  adc_typedef_enum adc_id
    param[out] none
    retval     none
*/
void adc_init(adc_typedef_enum adc_id)
{
    /* enable GPIOC clock */
    rcu_periph_clock_enable(ADC_GPIO_CLK[adc_id]);

    /* enable ADC0 clock */
    rcu_periph_clock_enable(ADC_CLK[adc_id]);

    /* config ADC clock */
    rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV8);

    /* config the GPIO as analog mode */
    gpio_init(ADC_GPIO_PORT[adc_id], GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, ADC_GPIO_PIN[adc_id]);

    /* ADC mode config */
    adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);
	
    /* ADC continuous mode function disable */
    adc_special_function_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_CONTINUOUS_MODE, DISABLE);

    /* ADC data alignment config */
    adc_data_alignment_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    /* ADC channel length config */
    adc_channel_length_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_REGULAR_CHANNEL, 1);

    /* ADC regular channel config */
    adc_regular_channel_config(ADC_PERIPH[adc_id], 0, ADC_CHANNEL[adc_id], ADC_SAMPLETIME_1POINT5);

    /* ADC trigger config */
    adc_external_trigger_source_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE);

    /* ADC external trigger enable */
    adc_external_trigger_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);

    /* enable ADC interface */
    adc_enable(ADC_PERIPH[adc_id]);
    delay_ms(1);

    /* ADC calibration and reset calibration */
    adc_calibration_enable(ADC_PERIPH[adc_id]);
}

主函數(shù)如下所示。

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    float adc_convertedValueLocal;   
    uint32_t adc_convertedValue;

    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    //adc init
    adc_init(A0);

    while(1)
    {
        adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

        while(!adc_flag_get(ADC0,ADC_FLAG_EOC));//檢查轉(zhuǎn)換標(biāo)志
        adc_flag_clear(ADC0, ADC_FLAG_EOC); // 清除結(jié)束標(biāo)志
			
        adc_convertedValue=adc_regular_data_read(ADC0);//ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果

        adc_convertedValueLocal =(float) adc_convertedValue/4096*3.3; // 讀取轉(zhuǎn)換的AD值
        printf("The current AD value = 0x%04X \\r\\n", adc_convertedValue); 
        printf("The current AD value = %f V \\r\\n\\r\\n",adc_convertedValueLocal); //實(shí)際電壓值

        delay_ms(1000);
    }
}

如果想開啟連續(xù)轉(zhuǎn)換，只需將ADC_CONTINUOUS_MODE配置為ENABLE即可。

adc_special_function_config(ADC0, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);

然后只需打開啟動一次ADC轉(zhuǎn)換。

adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

最后看看ADC采樣時間的計算。

ADCCLK(ADC的時鐘頻率 ) = 120MHZ(系統(tǒng)時鐘頻率) / 8 (ADC分頻因子) = 15MHZ。

一個ADC周期占用的時間 = 1 / 時鐘頻率 = 1 / 15MHz = 0.066666 uS

一次采樣總的時間 = 采樣時間 + 12.5個周期 = 1.5周期 + 12.5周期 = 14 * 0.066666 = 0.933333 us

3.2 ADC單通道電壓采集中斷方式實(shí)現(xiàn)

中斷方式和查詢方式不同的地方在于需要開啟ADC中斷服務(wù)，配置中斷優(yōu)先級和中斷服務(wù)函數(shù)。筆者接下來之講與查詢方式不同的地方。

1.需要在ADC配置函數(shù)中開啟ADC中斷

adc_interrupt_enable(ADC0, ADC_INT_EOC);

2. NVIC配置

因?yàn)槲覀兪窃谵D(zhuǎn)換完成后利用中斷，在中斷函數(shù)中讀取數(shù)據(jù)，所以要首先配置中斷函數(shù)的優(yōu)先級。

nvic_irq_enable(ADC0_1_IRQn, 0, 0);

3.中斷服務(wù)函數(shù)

在中斷函數(shù)中進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存放在變量adc_convertedValue中。需要注意的是，此處使用關(guān)鍵字extern聲明，代表變量adc_convertedValue已經(jīng)在其他文件中定義。

/*!
    \\brief      this function handles ADC0 and ADC1 interrupt
    \\param[in]  none
    \\param[out] none
    \\retval     none
*/
void ADC0_1_IRQHandler(void)
{
    if(adc_interrupt_flag_get(ADC0, ADC_INT_FLAG_EOC))
    {
        adc_interrupt_flag_clear(ADC0, ADC_INT_FLAG_EOC);  // 清除ADC規(guī)則組轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷標(biāo)志
        adc_convertedValue = adc_regular_data_read(ADC0);   // 讀取ADC數(shù)據(jù)
    }
}

4.主函數(shù)

主函數(shù)負(fù)責(zé)接收轉(zhuǎn)換的值，并將其轉(zhuǎn)換為電壓值，然后通過串口打印出來，便于查看ADC轉(zhuǎn)換值。

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    float adc_convertedValueLocal;   


    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    //adc init
    adc_init(A0, 1, 0);

    adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

    while(1)
    {
        adc_convertedValueLocal =(float) adc_convertedValue/4096*3.3; // 讀取轉(zhuǎn)換的AD值
        printf("The current AD value = 0x%04X \\r\\n", adc_convertedValue); 
        printf("The current AD value = %f V \\r\\n\\r\\n",adc_convertedValueLocal); //實(shí)際電壓值
    
        delay_ms(1000);
    }
}

我們還可以通過定時器方式來實(shí)現(xiàn)，關(guān)于定時器參看前面的章節(jié)。如果開啟定時器1，定時時間為1s，則可將以下函數(shù)的內(nèi)容替換main()函數(shù)的循環(huán)體的內(nèi)容。這樣可空出主循環(huán)干其他事情了。

3.3 ADC單通道電壓采集DMA方式實(shí)現(xiàn)

DMA方式實(shí)現(xiàn)的代碼結(jié)構(gòu)和查詢方式差不多，主要新增DMA配置不同。

/*
    brief      configure the DMA peripheral
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
void dma_config(void)
{
    /* ADC_DMA_channel configuration */
    dma_parameter_struct dma_data_parameter;

    /* enable DMA clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);

    /* ADC_DMA_channel deinit */
    dma_deinit(DMA0, DMA_CH0);

    /* initialize DMA single data mode */
    dma_data_parameter.periph_addr  = (uint32_t)(&ADC_RDATA(ADC0));
    dma_data_parameter.periph_inc   = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
    dma_data_parameter.memory_addr  = (uint32_t)(&adc_convertedValue);
    dma_data_parameter.memory_inc   = DMA_MEMORY_INCREASE_DISABLE;
    dma_data_parameter.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_32BIT;
    dma_data_parameter.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_32BIT;
    dma_data_parameter.direction    = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;
    dma_data_parameter.number       = 1;
    dma_data_parameter.priority     = DMA_PRIORITY_HIGH;
    dma_init(DMA0, DMA_CH0, &dma_data_parameter);

    dma_circulation_enable(DMA0, DMA_CH0);

    /* enable DMA channel */
    dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH0);
}

然后使能ADC的DMA。

adc_dma_mode_enable(ADC0);

代碼的注釋已經(jīng)很詳細(xì)了，我不再贅述了。

這里還需要說明一下 ADC 的參考電壓，我的開發(fā)板使用的是 GD32F207，

該芯片有外部參考電壓： Vref-和 Vref+，其中 Vref-必須和 VSSA 連接在一起， 而 Vref+的輸入范圍為： 2.4~VDDA。需要設(shè)置 Vref-和 Vref+設(shè)置參考電壓，默認(rèn)的我們是通過跳線帽將 Vref-接到 GND， Vref+接到 VDDA，參考電壓就是 3.3V。如果大家想自己設(shè)置其他參考電壓，將你的參考電壓接在 Vref-和 Vref+上就 OK 了。本章我們的參考電壓設(shè)置的是 3.3V。一般的開發(fā)板已經(jīng)設(shè)置好了，不在需要單獨(dú)去設(shè)置。

通過以上幾個步驟的設(shè)置，我們就能正常的使用 GD32 的 ADC0來執(zhí)行 AD 轉(zhuǎn)換操作了。

4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

將程序編譯好后下載到板子中，打開串口助手可以看到如下現(xiàn)象，當(dāng)然了，普通方式、中斷方式和DMA方式都是一樣的現(xiàn)象。