STM32的ADC採樣頻率及相應時間的確定

2020-12-25 電子發燒友

　　STM32 ADC 介紹

　　STM32 ADC 是一個12 位精度、 一種逐次逼近型模擬數字轉換器。它有多達18個通道，可測量16個外部和2個內部信號源。各通道的A/D轉換可以單次、連續、掃描或間斷模式執行。 ADC的結果可以左對齊或右對齊方式存儲在16位數據寄存器中。

　　ADC的輸入時鐘不得超過14MHz，它是由PCLK2經分頻產生。轉換時最快為1us，當ADC的輸入時鐘超過14MHz 時其會損失一些精度。當然如果可以達到我們的精度，輸入時鐘高點也沒事。

　　在網上看到一回答ADC不超過14MHz 的答案：資料上的都是推薦，事實上很多晶片的設計都是有超額餘量的，很多人都會超額的利用這些資源，並且很好的工作。

　　若所看的程序頻率是超過14M，也沒有錯，可能作者的目的在於快速而寧願損失一些精度，ADC的解析度是12位，若是超過這個頻率也是工作的，只不過採樣到的精度可能僅到10位，若這個已到 作者的要求，也無錯誤之說了。

　　2、看參考手冊，確定ADC 的時鐘以及通道採樣時間：

　　1）ADC 時鐘 ADC 接在APB2 上，APB2的時鐘為72MHz，通過分頻的方式給ADC 提供時鐘，預分頻主要有2、4、6、8 四種分頻方式。

　　2）通道採樣時間 通道採樣時間會影響採樣的精度。

　　3、轉換時間

　　公式：TCONV = 採樣時間+ 12.5 個周期

　　例如：當

　　ADCCLK=14MHz和1.5周期的採樣時間

　　TCONV = 1.5 + 12.5 = 14

　　周期=1μs

　　例如：當ADCCLK=14MHz 和1.5 周期的採樣時間 TCONV = 1.5 + 12.5 = 14 周期 = 1μs

　　1）一般情況，如果是軟體啟動，那麼轉換時間即是採樣周期。

　　2）若通過定時器進行觸發啟動ADC，則還需要加上定時器的相關時間。

　　4、確定採樣率

　　1）如果我們的輸入信號是 20KHz （周期為 50us），若要將它恢復出來，一個周期最少採樣20個點，此時採樣率要達到400KHz，所以ADC的採樣率必須在400KHz 以上。為

　　了達到最好的精度，我們選取ADC時鐘為12MHz，即6分頻。在12MHz 以及保證採樣率的情況下，採樣時間越長其，準確性就越好。

　　可以計算 2.5us = （12.5 + 採樣時間）/ 12MHz ，可以求得採樣時間為17.5；所以採樣時間的選擇必須小於等於17.5個周期，才能保證採樣率在400KHz 以上。所以我們可以選

　　擇1.5、7.5、13.5，為獲得更高的精準度，我們可以選擇13.5個周期。

　　切記採樣點數必須達到要求。

　　採樣頻率的確定

　　1.首先確定ADC 的時鐘，這裡需要看你的RCC的設置。在採用固件庫的基礎上，設定ADC的採樣頻率相對來說是很容易的。

　　（1）由時鐘控制器提供的ADCCLK 時鐘和PCLK2（APB2 時鐘）同步。CLK 控制器為ADC 時鐘提供一個專用的可編程預分頻器。

　　（2） 一般情況下在程序 中將 PCLK2 時鐘設為 與系統時鐘 相同

　　RCC_HCLKConfig（RCC_SYSCLK_Div1）;

　　RCC_PCLK2Config（RCC_HCLK_Div1）;

　　RCC_PCLK1Config（RCC_HCLK_Div2）;

　　（3）在時鐘配置寄存器（RCC_CFGR） 中 有 為ADC 時鐘提供一個專用的可編程預分器

　　位15:14 ADCPRE：ADC預分頻

　　由軟體設置來確定ADC時鐘頻率

　　00：PCLK2 2分頻後作為ADC時鐘

　　01：PCLK2 4分頻後作為ADC時鐘

　　10：PCLK2 6分頻後作為ADC時鐘

　　11：PCLK2 8分頻後作為ADC時鐘

　　我們可對其進行設置 例如：

　　RCC_ADCCLKConfig（RCC_PCLK2_Div4）;

　　另外 還有 ADC 時鐘使能設置

　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_ADC2 |

　　RCC_APB2Periph_GPIOC， ENABLE）;

　　（4）採樣時間和轉換時間

　　ADC 使用若干個ADC_CLK 周期對輸入電壓採樣，採樣周期數目可以通過

　　ADC_SMPR1 和ADC_SMPR2 寄存器中的SMP［2:0］位而更改。每個通道可以以

　　不同的時間採樣。

　　總轉換時間如下計算：

　　TCONV = 採樣時間+ 12.5 個周期

　　例如：

　　當ADCCLK=36MHz 和239.5 周期的採樣時間

　　TCONV = 239.5 + 12.5 = 252周期 = 7μs

　　若你採樣的是1KHz的正弦波信號，採樣了10000個點，則其中就有70個周期。

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