本篇继 ZZZ-21-串口通讯+VOFA

为什么需要参考电压通道

想象你在用一把塑料尺子量桌子的长度。

• 正常情况： 尺子是 1 米长，量出桌子是 1.2 米。
• 意外情况： 天气太热，尺子受热膨胀变成了 1.1 米，但尺子上的刻度没变。你再去量，发现桌子变成“1.1 米”了。
• 结论： 你的“基准”（尺子）变了，量出来的数就不准了。

在 STM32 里，那个 $3.3V$ 电源就是你的尺子。如果 USB 供电不稳定，或者接了电机导致电压掉到了 $3.1V$，“尺子”就缩水了，ADC 算出来的电压就会偏大。

参考电压通道自带“标准样棒”

STM32 芯片内部藏着一个非常稳定的电压源（通常是 $1.2V$ 左右），这个电压不会随着外部 $3.3V$ 的波动而改变。

操作逻辑很简单：

1. 你用“缩水的尺子”（不稳的 $3.3V$）去量这根“标准样棒”（内部 $1.2V$）。
2. 如果你量出来是 $1.25V$，你就知道尺子缩水了。
3. 通过一个简单的比例换算，你就能把桌子的真实长度找回来。$$真实的电压 = 测量出的电压 \times \frac{内部参考电压额定值}{测量出的内部参考电压}$$

第一步：CubeMX 配置（给尺子加刻度）

你需要在 CubeMX 里做三处微调：

1. 开启通道：在 ADC1 的配置界面，找到 Vrefint Channel，把它勾选上。
2. 调整转换数量：将 Number of Conversions 从 2 改为 3【[[ZZZ-21-串口通讯+VOFA]] 中使用了两个传感器，所以之前这里一只是 2，现在需要再新增一个】
3. 配置 Rank：
   • Rank 1 和 Rank 2 保持你原来的通道。
   • Rank 3 选择 Internal Reference Voltage。采样时间（Sampling Time）建议选长一点（比如 55.5 或 239.5 Cycles），因为这个内部基准电压需要充放电稳定。
4. DMA 检查：确保 DMA 依然是 Circular 模式。
5. 保存生成代码（Generate Code）。

第二步：代码实现（数学的魔术）

回到你的 main.c。因为多了一个通道，我们要改一下定义和缓冲区。

1. 修改宏定义

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#define SAMPLES 10  
#define CHANNELS 3  // 从 2 改成 3

2. 在循环中计算真实电压

STM32F1 系列的内部参考电压额定值大约是 1.2V。我们的逻辑是：利用这 1.2V 反向推导出当前的电源电压到底是多少。

注意，这里也用了两种滤波： 算术平均滤波：一次性搬运 10 个数据并取平均，可以有效消除这种随机的“毛刺”，得到一个相对扎实的“原始均值” 一阶滞后滤波：它通过比例分配，让“本次测量值”只占一小部分比重（15%），而大部分比重保留“上次的结果”（85%）【靠 alpha 来调节】。它能让波形变得非常“丝滑”，像绸缎一样，几乎看不到锯齿

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  /* 在 while(1) 之前定义 */
  static float filter_volt_A = 0.0f;
  const float alpha = 0.15f; 
  const float VREFINT_NOMINAL = 1.2f; // 内部参考电压额定值

  while (1)
  {
      uint32_t sum_A = 0;
      uint32_t sum_Vref = 0; // 新增：用来存内部基准的累加值

      // 1. 获取累加值
      for(int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
          sum_A += adc_buffer[i * CHANNELS];
          // 假设 Rank 3 是内部基准，索引就是 i*3 + 2
          sum_Vref += adc_buffer[i * CHANNELS + 2]; 
      }

      // 2. 计算平均原始数值
      float raw_avg_A = (float)sum_A / SAMPLES;
      float raw_avg_Vref = (float)sum_Vref / SAMPLES;

      // 3. 【核心数学换算】
      // 原理：V_A / raw_avg_A = VREFINT_NOMINAL / raw_avg_Vref
      // 推导出 V_A = VREFINT_NOMINAL * (raw_avg_A / raw_avg_Vref)
      // 你会发现，3.3 这个不准的数字被彻底踢出了公式！
      float real_volt_A = VREFINT_NOMINAL * (raw_avg_A / raw_avg_Vref);

      // 4. 同样进行一阶滤波
      filter_volt_A = alpha * real_volt_A + (1.0f - alpha) * filter_volt_A;

      // 5. 发送给 VOFA+
      printf("%.3f,%.3f\n", real_volt_A, filter_volt_A);

      HAL_Delay(20);
  }

为什么这个公式很牛？

请看这个神奇的推导：

• 传统的算式：$V_A = \frac{ADC_{data}}{4095} \times V_{DDA}$ （$V_{DDA}$ 通常假设是 3.3）
• 现在的算式：$V_A = 1.2 \times \frac{ADC_{data_A}}{ADC_{data_Vref}}$

发现了吗？$4095$ 消失了，$3.3$ 也消失了！这意味着：

1. 就算你的 $3.3V$ 电源因为接了太多负载掉到了 $3.0V$，公式依然成立。
2. 就算你的 ADC 有微小的增益误差，也会因为分子分母同时缩放而抵消。