一、ADC的简介
PWM---》实际上就是使用DAC（数字-->模拟）。因为PWM只有完全断开和完全接通，所以在大功率电机中损耗很小，所以使用PWM比较合适。
1.什么是ADC
1）将【电信号】-->【电压】-->【数字量】
2）ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字量，建立模拟电路到数字电路的桥梁。
3）12位逐次逼近型ADC，1us转换时间（表示从产生电压到转换得出结果所使用的时间）
2.常见的ADC
3.并联比较型工作示意图
1）比较器：当两个数值相同时才会生成信号传输给编码器
2）D0,D1,D2（从低位--》高位）---》二进制数（分辨率）---》2^3
4.逐次逼近型工作示意图（DAC工作原理）
如果是n位的锁存缓冲器（数码控制器），就需要进行n次的判断
逐次逼近：就是如果是12位的DAC转换，则我们先将DAC赋值为2^12的一半，然后逐次的按照一半递减（增加）。所以12位DAC转换就需要比较12次。
如果DAC输出的电压比较小，就增大DAC
如果DAC输出的电压比较大，就减小DAC
直到DAC输出的电压和外部通道输入的电压近似相等。
5.ADC特性参数
1.分辨率：刻度划分
表示ADC能分辨的最小模拟量，用二进制位数进行表示，比如；8，10，12
比如此时电压为3.3V，我们使用12位进行表示 2^12=4096 3.3%4096=0.0008V,表示当数字量为1的时候，输出电压为0.0008V。
输入电压范围：0-3.3V，转换结果范围：0-4095（2^12）
2.转换时间
表示完成一次A/D转换所需要的时间，转换时间越短，采用频率就越高
假设1s的时间中转换时间为200ms，则表示可以转换5次
3.精度：物理量的精确程度
4.量化误差
6.STM32各系列ADC主要特性
7.ADC基本结构
二、ADC工作原理
1.ADC框图简介
1.参考电压/模拟部分电压
1） 输入电压的范围在参考电压的两个范围之间。
2）Vref+和Vref-分别接着Vdda（3.3V）和Vssa（0V）
2.输入通道
输入的GPIO必须具有模拟输入功能的IO口才可以。
GPIO通道：快速通道VS慢速通道
内部ADC源直接绑定，外部ADC绑定GPIO
18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源（温度传感器 && 内部的参考电压）
ADC1和ADC2两个的通道都使用同一个引脚。---->双ADC
3.转换序列（转换顺序）
1）转换被组织分为2组：规则组&&注入组【注入组可以打断规则组的转换】
2）规则组最多可以有16个转换（通道），注入组最多有4个转换（通道）
规则组和注入组执行优先级对比
注入组（类似于中断）的优先级比规则组的优先级高
规则序列:（regular channel）
1）规则组有16个通道
2）这里的意思理解为，有16个规则通道，即为16个规则的不同编号的盘子，每个盘子可以放18个通道即为GPIO其中的一个口
3）必须按顺序来执行（如果想要执行通道3，则通道1和通道2都要执行）
4）我们有3个ADC，表示可以设置3个最高的优先级【可以同步进行】
5）一个菜单，可以点16个菜，也可以只写一个菜。【同时上16个菜，但是只能一个一个上（因为只有一个寄存器），否则前面会被覆盖--->所以我们使用DMA】
注入序列:（injected channel)
1）注入组有4个通道
2）注入组的寄存器写入位是反向写入的
3）一次性最多可以点4个菜，且可以同时上4个菜，不会被覆盖【因为有4个寄存器】
4.触发源
1）触发转换分为：a.ADON位触发转换 b.外部事件触发转换（规则组和注入组）
规则组外部触发
注入组外部触发
5.转换时间
如何设置ADC时钟？
1）ADCCLK的最大时钟频率是：14MHZ
如何设置ADC转换时间
1）ADC中的最短转换时间为：1us【在ADC时钟频率为：14MHZ，采样时间为1.5个ADC时钟周期，12.5个周期（固定值-->12位寄存器）的情况下】
2）采样时间（可以进行编程的）越大，就可以尽量避免毛刺信号的干扰，精确度越高
6.数据寄存器
规则组只有一个寄存器，注入组有四个寄存器。在没有DMA的帮助下，规则组只能一次输入ADC，如果多几个，会被覆盖。
数据对齐
7.中断
DMA请求（只适用于规则组）
规则组每一个通道转换结束后，除了可以产生中断外，还可以产生DMA请求，我们利用DMA及时把转换好的数据传输到指定的内存中，防止数据被覆盖。
2.单次转换模式VS连续转换模式
单次转换模式：如果我们不需要实时检测，则使用单次
连续转换模式：如果需要实时检测，则使用连续
3.转换/扫描模式
关闭扫描模式：只能扫描第一个通道
使用扫描模式：表示扫描全部通道
连续是一个通道多次采集，扫描是每个通道依次采集
不同模式组合的作用
扫描：切换通道(遍历)，连续：多次
单次转换，非扫描模式
单次转换，扫描模式
连续转换，非扫描模式
连续转换模式
4.ADC校准
如果需要使用到精确计算，则需要校准
影响ADC转换的因素：
1）温飘（温度影响）
2）基准电压值
/*ADC校准
1）先重置校准位：ADC_ResetCalibration -->重置所选ADC校准寄存器。
2）判断校准位是否被清除: ADC_GetResetCalibrationStatus--> 获取所选ADC复位校准寄存器状态。
3）进行ADC校准: ADC_StartCalibration--->启动选定的ADC校准过程。
4）判断校准是否完成: ADC_GetCalibrationStatus-->获取所选ADC校准状态
*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程，内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//判断是否校准完成【1表示未完成校准】
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);5.ADC与低功耗
外部引脚输入也会耗电--->采样时间
采样间隔周期
要采样则唤醒，不需要就进入睡眠。
三、ADC采集实验
1.实验简要
2.寄存器描述
1.ADC控制寄存器 1(ADC_CR1)
2.ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)
3.ADC采样时间寄存器 1(ADC_SMPR1)
通道10-通道17的设置
4.ADC采样时间寄存器 2(ADC_SMPR2)
通道0-通道9的设置
5.ADC规则序列寄存器 1(ADC_SQR1)
设置第13-第16个转换
6.ADC规则序列寄存器 2(ADC_SQR2)
设置通道12-通道7
7.ADC规则序列寄存器 3(ADC_SQR3)
设置通道6-通道0
8.ADC规则数据寄存器(ADC_DR)
9.ADC状态寄存器(ADC_SR)
3.ADC采集实验配置步骤
相关HAL库介绍
关键结构体介绍
ADC句柄
ADC通道设置
四、AD单通道
1.硬件接线
通过控制接入的阻值来读取引脚上的电压值，来输出模拟信号
2.代码编写
1）ADC输入的通道对应的是GPIO的AIN（模拟输入）模式。
2）我们在使用【ADC_GetConversionValue】的时候，内部会读取DR寄存器的值，而读取DR寄存器的值会自动清除EOC标志【所以我们在后面不需要手动清除】
adc.c
/**
* 函 数：AD初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //模拟输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为模拟输入
/*规则组通道配置*/
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列1的位置，配置为通道0
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式，选择独立模式，即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐，选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发，使用软件触发，不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换，失能，每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式，失能，只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数，为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数，在非扫描模式下，只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1，ADC开始运行
/*ADC校准
1）先重置校准位：ADC_ResetCalibration -->重置所选ADC校准寄存器。
2）判断校准位是否被清除: ADC_GetResetCalibrationStatus--> 获取所选ADC复位校准寄存器状态。
3）进行ADC校准: ADC_StartCalibration--->启动选定的ADC校准过程。
4）判断校准是否完成: ADC_GetCalibrationStatus-->获取所选ADC校准状态
*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程，内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//判断是否校准完成【1表示未完成校准】
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数：获取AD转换的值
* 参 数：无
* 返 回 值：AD转换的值，范围：0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{
//启用或禁用所选ADC软件启动转换
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
//判断ADC转换是否完成
/**
上面我们设置了【将时钟进行RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); 6分频--->则我们最后的结果为72 MHZ / 6= 12
然后我们设置ADC采用频率为【ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5)；55个时间周期，整个周期--->12.5+55=68个周期】
则我们需要的时间是--->f=1/T=1/12 --》时间=f*周期=1/12*68=5.6us
*/
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位，即等待AD转换结束
//获取转换值
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器，得到AD转换的结果
}main.c
uint16_t ADValue; //定义AD值变量
float Voltage; //定义电压变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
AD_Init(); //AD初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");
OLED_ShowString(2, 1, "Voltage:0.00V");
while (1)
{
ADValue = AD_GetValue(); //获取AD转换的值
Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3; //将AD值线性变换到0~3.3的范围，表示电压
OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4); //显示AD值
OLED_ShowNum(2, 9, Voltage, 1); //显示电压值的整数部分
OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t)(Voltage * 100) % 100, 2); //显示电压值的小数部分
Delay_ms(100); //延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间
}
}五、AD多通道
1.硬件接线
2.代码编写
ad.c
/**
* 函 数：AD初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入
/*不在此处配置规则组序列，而是在每次AD转换前配置，这样可以灵活更改AD转换的通道*/
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式，选择独立模式，即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐，选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发，使用软件触发，不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换，失能，每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式，失能，只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数，为1，仅在扫描模式下，才需要指定大于1的数，在非扫描模式下，只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1，ADC开始运行
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程，内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数：获取AD转换的值
* 参 数：ADC_Channel 指定AD转换的通道，范围：ADC_Channel_x，其中x可以是0/1/2/3
* 返 回 值：AD转换的值，范围：0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //在每次转换前，根据函数形参灵活更改规则组的通道1
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位，即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器，得到AD转换的结果
}main.c
uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3; //定义AD值变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
AD_Init(); //AD初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");
OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
while (1)
{
AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0); //单次启动ADC，转换通道0
AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1); //单次启动ADC，转换通道1
AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2); //单次启动ADC，转换通道2
AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3); //单次启动ADC，转换通道3
OLED_ShowNum(1, 5, AD0, 4); //显示通道0的转换结果AD0
OLED_ShowNum(2, 5, AD1, 4); //显示通道1的转换结果AD1
OLED_ShowNum(3, 5, AD2, 4); //显示通道2的转换结果AD2
OLED_ShowNum(4, 5, AD3, 4); //显示通道3的转换结果AD3
Delay_ms(100); //延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间
}
}四、使用CubeMX创建ADC和DMA
将外部0-3.3V的模拟信号接入到单片机底座脚P11（PA1）口
1.CubeMX使用
因为ADC1和ADC2所使用的通道对应的GPIO引脚是一致的，所以使用ADC1或者ADC2都可以。
0.其他相关设置
1）选择外部晶振
2）启动DMA
1.通道选择
2.中断选择
此时我们的实验是将从ADC获取到的模拟信号通过转换为电压传输给DAM，然后DMA在通知CPU。
1）ADC不需要中断：因为当ADC采样到的结果直接丢给DMA，而不需要停下来告诉DMA，ADC不需要考虑是否传输成功。因为他们两个之间有专门的传输通道。
2）DMA需要中断：因为当接收到ADC传输过来的数据后，DMA需要告诉CPU，我接收到ADC的数据了。
3.ADC中的DMA Setting
绑定ADC
我们一般要将结果计算出来，我们都会多测量几次，然后求平均值，所以我们的Memory地址要递增，要不然会将上一个数据覆盖掉。
4.ADC中的Parameter Settings
5.总结
本实验使用了APB2（ADC1的时钟频率为14MhZ）
使用了ADC1的通道1，测试外部0-3.3V的模拟信号
2.代码编写
3.MDA 中断处理的内部逻辑
1.HAL_ADC_Start_DMA
这个函数实际上是ADC中的函数，通过DMA来传输ADC数据
ADC传输完的中断入口
2.HAL_DMA_Start_IT
设置DMA中断的相关事宜
3.DMA_SetConfig
完成DMA和DAC之间的联系
4.HAL_ADC_ConvCpltCallback
DMA中断实际上是调用了ADC【HAL_ADC_ConvCpltCallback】--->真正的中断回调函数
如果想要在中断中处理什么，就重写这个函数
5.DMA1_Channel1_IRQHandler
我们往里面查看发现并没有什么真正有执行的代码
/* Half transfer callback */
hdma->XferHalfCpltCallback(hdma);/* Transfer complete callback */
hdma->XferCpltCallback(hdma);分析可知【HAL_UART_IRQHandler】实际上并没有做什么
五、STM32随机数生成器
1.什么是随机数
1.真正的随机数
2.伪随机数
2.随机数的生成
1.用纯软件算法
伪随机数生成算法 - shine-lee - 博客园 (cnblogs.com)
2.采集随机事件为元素生成
3.用Soc内置伪随机数发生模块生成：使用硬件方法【HAL_RNG】
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-789720.html
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-789720.html
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