如果说串口是单片机的“嘴巴”，那么 ADC 就是单片机的“眼睛”。它让单片机能够感知真实世界中连续变化的模拟信号（如光照、温度、声音、电压）。

1. 什么是 ADC？（通俗理解）

• 模拟信号（Analog）：大自然中的信号，比如 0.5V, 1.25V, 3.3V，是连续不断的。
• 数字信号（Digital）：单片机的大脑，只能理解 0 和 1（二进制数字）。

ADC 的角色：就像一个带有刻度的量杯。它把杯子里液面的高度（电压）转化成一个具体的数字，告诉单片机：“现在的电压是 2048”。

2. STM32 ADC 的核心参数

在 STM32F103C8T6 中，自带有一个 ADC，ADC 的性能非常强劲：

3. ADC 的内部构造 (Mermaid)

你会发现 ADC 也有很多 Channel（通道），它的原理和定时器通道类似：一个“测量核心”配合一个“多路开关”。

4. 三种常见的“看世界”方式

根据你对实时性的要求，ADC 有三种工作模式：

1. 单次转换 (Single Conversion)：点一下，看一眼。看完了就闭上眼。
2. 连续转换 (Continuous Conversion)：睁着眼不眨，一直看，一直更新数据。
3. 扫描模式 (Scan Mode)：如果有多个通道（比如同时看光敏和电位器），它会挨个看一圈。

5. 快速上手实验：读取电位器电压（轮询模式）

我们先用最简单的轮询方式（类似于按键扫描）来感受 ADC。

第一步：CubeIDE 配置 (.ioc)

1. 在左侧点击 Analog -> ADC1。
2. 勾选 IN1（对应引脚 PA1）。
3. 在下方的 Parameter Settings：
   • Continuous Conversion Mode：设为 Enabled（让它不停地转换）。
4. 保存生成代码。

开启了 ADC 之后，需要注意一下这里的 ADC 分频

第二步：编写代码 (main.c)

在 main 函数的 while(1) 之前启动 ADC，在 while(1) 里读取。

注意这里也用到了 printf 和串口通讯

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/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_ADC_Start(&hadc1); // 1. 开启 ADC
/* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
    // 2. 等待转换完成（超时时间 10ms）
    if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK)
    {
        // 3. 读取 12 位的数字量 (0-4095)
        uint32_t adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

        // 4. 将数字换算成电压 (单位: V)
        float voltage = (float)adc_val * 3.3 / 4096;

        // 5. 通过串口打印出来看看
        printf("ADC Value: %lu, Voltage: %.2fV\r\n", adc_val, voltage);
    }
    HAL_Delay(500); // 每半秒看一眼
    
    /* USER CODE END WHILE */
}

6. 进阶预告：为什么 ADC 最离不开 DMA？

你可能已经发现了：

• 如果 ADC 开启了连续转换，它每秒钟能产生几十万个数据。
• 如果 CPU 每次都去 GetValue，那 CPU 真的就什么都不用干了，光在那“看眼睛”了。

专业做法：开启 ADC + DMA。 让 DMA 这个“快递员”自动把 ADC 转换好的数据搬运到数组里，CPU 只需要在想看的时候去数组里翻一下就行了。

常见避坑指南

1. 引脚悬空：如果你不接任何东西到 PA1，读到的数值会乱跳。这是正常的，因为引脚在感知空气中的静电电场（这叫“天线效应”）。
2. 采样时间：如果信号变化很快，需要调整 Sampling Time（采样时间），让量杯有足够的时间装满水（充好电）。

扩展资料

在 CubeIDE 中选择 ADC1 时，能看到 IN0、IN1…，这些是频道选择。就像电视机有很多个频道，但只有一个屏幕，ADC 内部通常只有一个“测量器”，通过一个开关来决定现在看哪个引脚的电压

1. 什么是 IN0, IN1…？

在 STM32F103C8T6 中，ADC1 拥有 10 个外部引脚通道。它们的对应关系是固定的：

• IN0 $\to$ PA0
• IN1 $\to$ PA1
• …
• IN9 $\to$ PB1

你在 CubeIDE 里勾选了哪个 IN，就代表你告诉单片机：“我要把这个引脚当成模拟输入来用”。

2. ADC 内部框架图 (Mermaid)

为了理解那些复杂的配置项，我们来看看电压信号进入单片机后经历了什么：

3. 配置参数详细拆解

当你点击 ADC1 的 Parameter Settings 时，最核心的配置分为三部分：

A. 基础设置 (Basic Settings)

• Data Alignment (数据对齐)：通常选 Right Alignment（右对齐）。
  • 解释：ADC 结果是 12 位的，但寄存器是 16 位的。右对齐就像我们在本子上写数字，个位对齐，方便直接读取数值。
• Scan Conversion Mode (扫描模式)：
  • 如果你勾选了多个 IN 通道（比如同时看 PA0 和 PA1），就必须 Enable。它会自动按顺序测量选中的所有通道。
• Continuous Conversion Mode (连续转换模式)：
  • Enable：它会像监控摄像头一样，拍完一张（转完一次）立刻拍下一张，数据永不停歇地更新。
  • Disable：拍一张就闭眼，直到你再次命令它。

B. 规则组设置 (ADC_Regular_ConversionMode)

这里决定了“谁先测，测多久”。

• Number of Conversion：你要测几个通道？如果你选了 IN0 和 IN1，这里就填 2。
• Rank (排名)：这是具体的顺序。
  • Rank 1 选 Channel 0，代表第一个测 PA0。
  • Rank 2 选 Channel 1，代表第二个测 PA1。
• Sampling Time (采样时间)：
  • 这是最容易被忽视的参数！ 电压进入单片机需要给内部电容充电。
  • 如果电压信号“很虚”（阻抗高），你需要把这个时间调大（比如选 55.5 Cycles 或更高），测出来的电压才准。

C. 外部触发 (External Trigger)

• External Trigger Conversion Source：通常选 Regular Conversion launched by software。
  • 意思是：由你在代码里写 HAL_ADC_Start 来手动开启转换。你也可以设置为由定时器触发（比如每秒精准采集 1000 次）。

4. 为什么配置这么多？

STM32 的 ADC 设计理念是：尽可能不需要 CPU 介入。

• 最简单的配置：单通道、单次转换（你之前的实验）。
• 最专业的配置：
  1. 开启 Scan Mode（看多个引脚）。
  2. 开启 Continuous Mode（不停地看）。
  3. 开启 DMA（让搬运工把看的结果自动写进数组）。
  • 结果：CPU 只需要在启动时下个令，然后随时去查数组就行了，完全不浪费 CPU 时间。