STM32使用ADC擷取内部溫度傳感器資料輸出（直接讀取/DMA兩種方式實作）

前言
一、内部溫度傳感器的使用？
二、代碼操作講解
- 1.直接讀取
- 2.DMA處理
總結

前言

STM32F1系列（本代碼基于STM32F103C8T6晶片）MCU内置了一個溫度傳感器，供ADC_1的第16通道讀取，它并非精确的溫度計量會有實際性誤差。本着對ADC功能的學習與了解，以下内容講解将使用兩種方式讀取資料（直接擷取/DMA方式兩種，具體差異後面會說明）并用序列槽列印，提供工程檔案，希望對初學者有着一定幫助。

PS：内容均為原創，轉載需擷取作者本人同意，如有侵權可聯系删除。若對内容有疑問，歡迎指正與交流，由于最近即将處于研究所學生階段有點忙碌，但盡力及時回複大家問題。

一、内部溫度傳感器的使用？

STM32晶片内部有一個溫度傳感器，已接入ADC1第16通道，它的測量範圍為-40~125度。精度比較差，為±1.5℃左右。我們接下來的目的就使用ADC讀取它的資料 ~

首先我們了解一下ADC（不是AD Carry~而是Analog-to-digital converter），大概就是将模拟信号轉化為數字信号。常用的ADC有積分型、逐次比較型、并行比較型/串并行比較型、Σ-Δ調制型、電容陣列逐次比較型、壓頻變換型等（具體不做詳細介紹，知道就好）。

我們密切關注的ADC的技術名額就兩個（其他的目前不用急）：

精度：反映轉換器的實際輸出接近理想輸出的精确程度的實體量。

分辨率(Resolution)：指數字量變化一個最小量時模拟信号的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辨率又稱精度，通常以數字信号的位數來表示。

一般把8位以下的A/D轉換器稱為低分辨率ADC，9~12位稱為中分辨率ADC，13位以上為高分辨率。A/D器件的位數越高，分辨率越高，量化誤差越小，能達到的精度越高。它的效果工作如下：

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紅色代表電壓信号，根據一定時間周期采樣（不失真應該滿足采樣定理，這裡不做詳細介紹，具體可百度）為離散的電壓信号，這樣當間距的離散電壓時間足夠小（不準确但是可以這樣了解），那麼就足夠還原精度一定的紅色模拟信号，則會産生大量之資料。

STM32f103系列ADC為逐次逼近型，總共有3個ADC，精度為12位，其中ADC1和ADC2都有16個外部通道， 2個内部通道，ADC3一般有8個外部通道。ADC的輸入時鐘不得超過14MHz，其時鐘頻率由PCLK2分頻産生。是以我們隻關注如何配置16通道可用就好。

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還有一個是我們需要關注的，就是它的轉換時間。我們可以配置它的采樣時間，轉換時間 = 采樣時間 + 12.5個周期（固定時間）。如在14MHz和采樣時間為1.5周期，則轉換時間：

TCONV = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 14×(1 / (14 × 1000000)) = 1us

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最後就關注它的轉化模式：

1.單次轉換模式：ADC隻執行一次轉換，然後停止。

2.連續轉換模式：目前面ADC轉換一結束，馬上啟動另一次轉換。

3.掃描模式：掃描模式用來掃描一組模拟通道。在每個組的每個通道上執行單次轉換，在每個轉換結束時，同組的下一個通道開始轉換。

在配置的時候詳細注解！

由于ADC還有注入規則通道，這裡沒有涉及就不多贅述，最後得到的資料，根據參考手冊的進行處理，大緻如下：

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具體參數在代碼段裡說明！

是以，我們歸納出配置的流程如下：

ADC轉換步驟如下：

1.開啟GPIO時鐘，設定Pinx 為模拟輸入。(由于是内部的溫度傳感器，是以不用開)

2 .使能ADC1 時鐘，并設定分頻因子：要使用ADC1，第一步要使能 ADC1 的時鐘。再設定ADC1 的分頻因子。分頻因子要確定 ADC1 的時鐘（ADCCLK）不要超過14Mhz 。

3 .設定ADC1 的工作模式：設定單次轉換模式、觸發方式選擇、資料對齊方式等都在這一步實作。

4 .設定ADC1 規則序列的相關資訊：如隻有一個通道，設定規則序列中通道數為1 ，然後設定通道的采樣周期。

5 .開啟AD轉換器，并校準（必須校準否則不準确）：開啟AD轉換器，執行複位校準和AD校準。

6.讀取ADC值校準完成後，ADC就算準備好了。啟動ADC轉換，在轉換結束後，讀取ADC1_DR 裡面的值。

了解了這些預備知識，下面，我們就可以開始對它進行操作了（前往不要絕對上面麻煩，不然就算實作了，也雲裡霧裡不是嘛）。

二、代碼操作講解

在講解代碼之前，有必要讓大家知道為什麼使用兩種方式來操作（畢竟要以學到東西為主嘛），我們知道，MCU與外界通信基本上為這三種方式——

1：輪詢

2：中斷

3：DMA

三者有什麼差別呢（如果懂直接跳過進入正題），在這言簡意赅但不絕對術語化的說明一下，其實學習單片機的朋友都應該熟悉前兩者，初學者卻很少使用用後者DMA，那今天就弄懂一下它吧。

輪詢咱們經常使用的呀，使用if/case等語句，加個while循環連續讀取，一直就問問CPU核心，給廚師（外設）給我做的菜做的怎麼樣了呀，給我看看咯。然後CPU就一直忙忙忙這個事情~

輪詢大概語句長這樣：

while(1){
if(成立條件1){幹成立條件1幹的事情;}
else if(成立條件2){幹成立條件2幹的事情;}
else if(成立條件3){幹成立條件3幹的事情;}
......//一直尋找适合的條件
delay_ms(100);
}

中斷呢就是單片機之精華所在，基本上以後工程許多案例都是中斷來通路外設。大概就像是廚師在工作，然後有個按鈴，做好了就叮~ ~ ~ 的一聲告訴CPU，這個時候CPU才可以屁颠屁颠的跑過去給我們端菜啦，不用像輪詢方式一直去問候他。

DMA其實手段跟中斷差多，不過它的存在就是給CPU分擔壓力的，當處理資料過快過多到來的時候，CPU可能比較繁忙，這個時候就可能出現資料沒有收集到或者處理太慢，那麼DMA就可以幫助CPU來收集資料，由于DMA挂靠在總線上，可以直接代替CPU與外設親密交流，這樣就可以出現這樣的情況，外面的廚師太多了，一下子就有很多的菜出鍋，DMA這個小弟先幫忙分揀，整理好，跑個腿，CPU就可以省去很多很多的事情來做其他有意義的事情，嘿嘿嘿~（當然DMA也可以給出中斷信号）

綜上呢，我們了解了，輪詢就一直幹事情簡單明了友善，但是占用cpu資源較多；中斷呢就不會占用太多資源，CPU可以該幹嘛幹嘛，需要它的時候叫叫它；DMA呢就是當上面兩種方式的資料大于CPU所能處理負載了，或者為了減輕CPU負擔而存在的功能，大大降低CPU負擔，但配置起來相對麻煩。

是以如果ADC處理多路輸入，這一龐大資料來臨時，前面兩種方法好像招架不住了，是以DMA才是真正的應對手段；而當ADC處理的資料就這一路或者很少（比如本次的溫度擷取，隻需要一個内部通道，資料少，丢了就丢了嘛），随便怎麼用都可以。

（關于他們的專業解釋可以可以百度，要是不太了解，我可以專門寫一篇文章講解他們的差別以及内在聯系）

1.直接讀取

首先配置ADC相關參數結構體：

ADC_DeInit(ADC1);//重新來配置ADC1
	ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);//傳感器這玩意必須打開，否則必定沒資料
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //六分頻72M/6=12M
    ADC_InitTypeDef ADCInitStruct;
	ADCInitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;	//設定獨立模式
	ADCInitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;		//不開掃描
    ADCInitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;	//不循環（其實循環不循環不重要，反正就一個通道）
    ADCInitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右對齊
    ADCInitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//軟體觸發，不用硬體觸發
    ADCInitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;//順序轉化的規則通道數目
    ADC_Init(ADC1,&ADCInitStruct);

然後需要校準：

ADC_ResetCalibration(ADC1);			//初始化校準
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_StartCalibration(ADC1);			//開始校準
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//軟體觸發開始

然後可以開始進行讀取資料：

通過簡單的函數ADC_GetConversionValue(ADC1)來擷取即可。

ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_16,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);

因為讀出的值會有變化，我們可以取多次的平均值，一半都是取5~20次的平均值，在這裡就直接使用20次的for循環求平均值

{
 	u8 i;
    u32 averagedata = 0;
    for(i = 0;i < 20;i++)			//利用for循環讀取20次的值
    {
        averagedata += ADC1_GetConvValue();	//這裡就是每次讀取的值
			delay_ms (5);
    }
    return averagedata/20;
}

擷取到數值以後，我們來進行資料處理，即得到最後的溫度結果

void GetTemperature(void)
{
    double VSense = (double)ADC1_GetAverageConvValue()*(3.3/4096.0);
    printf("VSense:%.2f; %.2f\r\n",VSense,((1.43 - VSense)/0.0043+25.0));
    //這個計算是涉及到浮點運算耗時間，可以擴大了計算更好，在這裡就這樣寫吧也沒問題也可便于了解

}

最後在主程式裡面循環它就OK,大緻如下：

while(1){
		GetTemperature();
		delay_ms(500);
	}//這是不是很像我們的輪詢方式呢~

最後通過序列槽看看我們的成果~

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當手指按住它，則溫度升高，前面資料為保留兩位資料的ADC讀取電壓，後面則為擷取到的溫度值。

2.DMA處理

STM32使用ADC擷取内部溫度傳感器資料輸出（直接讀取/DMA兩種方式實作）前言一、内部溫度傳感器的使用？二、代碼操作講解總結

這裡我們就用到了DMA1的通道一，在表中可以檢視到，是以我們直接開始配置DMA就可。

代碼如下（示例）：

void MYDMA_Config(void)
{
	
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);	//使能DMA時鐘

		DMA_DeInit(DMA1_Channel1);//重設DMA為預設值	
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADC1->DR;//外設位址
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&SendBuff1;//存儲器位址
		DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外設到存儲器的傳輸模式
		DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; //資料量為1
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord ; //16位！！！
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord ; //16位！！！
		DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循環模式
		DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //優先級高
		DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //（記憶體到記憶體禁止）
 
		DMA_Init(DMA_CHx,&DMA_InitStructure); //初始化
		DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1,cndtr);//設定資料量
   		DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);                                       
}

同時，我們還需要開啟ADC的DMAcmd使能才能讓DMA接管CPU的任務。

這樣我們就可直接讀取SendBuff1的值就知道啦~

當然我們這裡也取了20次平均

u16 ADC1_GetAverageConvValue(void)
{
		u32 temp_val=0;
		u8 t;
		for(t=0;t<20;t++)
		{
				temp_val+=SendBuff1;
				delay_ms(5);
		}
		return temp_val/20;
}

然後在主程式中直接輸出電壓，溫度即可。

循環讀取：（因為cpu沒有其他事情做，就讓他反複讀取這個值吧）
	adcx = ADC1_GetAverageConvValue();//這個函數相比起直接擷取而言，大大降低了CPU的計算負擔，大部分的資料傳輸任務都交給了DMA
	temp=(float)adcx*((float)3.3/4096);
	printf("(DMA)temperature:%.2f; %.2f\r\n",temp,((1.43 - temp)/0.0043+25.0));
	delay_ms(500);

最後的結果

STM32使用ADC擷取内部溫度傳感器資料輸出（直接讀取/DMA兩種方式實作）前言一、内部溫度傳感器的使用？二、代碼操作講解總結

基本上完成任務

總結

到此為止，已經示範了兩種手段的處理思路，我們也發現了差別還是較大，使用了DMA外設（如果還不了解DMA，可以參考一下stm32的參考手冊，上面寫的相對詳盡）。

對CPU資源占用的，輪詢方式占用較大，中斷其次，DMA最優。各有各的使用手段，在不同情況下調用不同的外設是嵌入式工程師必備的能力，希望對大家有所幫助，我也将把兩份工程檔案上傳，供有需要的朋友學習。

工程檔案（DMA擷取溫度方式）：https://download.csdn.net/download/qq_40249327/13944700

工程檔案（直接擷取溫度方式）：

https://download.csdn.net/download/qq_40249327/13944690

碼字不易，有問題可以提出交流，希望我們能在這條路走得更遠，與君共勉！

STM32使用ADC擷取内部溫度傳感器資料輸出（直接讀取/DMA兩種方式實作）前言一、内部溫度傳感器的使用？二、代碼操作講解總結

STM32使用ADC擷取内部溫度傳感器資料輸出（直接讀取/DMA兩種方式實作）

前言

一、内部溫度傳感器的使用？

二、代碼操作講解

1.直接讀取

2.DMA處理

總結

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