ADC — ADC 软件触发轮询

固件库: GD32F30x_Firmware_Library V3.0.3 芯片: GD32F307 (GD32307C-EVAL-V1.1 开发板) 源文件: GD32F30x_Firmware_Library_V3.0.3/Examples/ADC/ADC0_software_trigger_routine_channel_polling/main.c

功能简介

这是 ADC 的入门第一课，也是最容易看懂的一种 ADC 用法。

程序用 ADC0 依次采集 4 路模拟电压（PA1、PA2、PA3、PA4），把结果存到 adc_value[4] 数组里，然后不停地重复。

标题里三个关键词，拆开看：

关键词	含义
软件触发	转换不是由定时器或外部信号启动的，而是我们在程序里调用一个函数手动"发令"
常规通道	用的是常规组（Routine），相对于优先级更高的注入组（Inserted）
轮询	发令之后，CPU 在 `while` 里死等标志位，等到了就读数据（不用中断、不用 DMA）

为什么先学这个？ 因为它把 ADC 的完整流程一步不省地摊开在你眼前：

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配时钟 → 配引脚 → 配 ADC → 校准 → 选通道 → 发令 → 等完成 → 读数

后面所有更高级的用法（DMA 自动搬运、定时器触发、双 ADC 并行），都只是把上面某几步换成硬件自动完成而已。先把手动流程走通，再去理解自动化才不会一头雾水。

硬件准备

器材	说明
GD32307C-EVAL-V1.1 开发板	或任意 GD32F30x 板子
电位器（可调电阻）1~4 个	10kΩ 卧式电位器，几毛钱一个
杜邦线	接线用
调试器（GD-Link / J-Link）	需要用 Watch 窗口看变量

使用的引脚

ADC 通道	引脚
`ADC_CHANNEL_1`	PA1
`ADC_CHANNEL_2`	PA2
`ADC_CHANNEL_3`	PA3
`ADC_CHANNEL_4`	PA4

通道号和引脚号的对应关系：GD32F30x 上 ADC 通道 0~~7 对应 PA0~~PA7，通道 8~~9 对应 PB0~~PB1，通道 10~~15 对应 PC0~~PC5。所以 ADC_CHANNEL_1 = PA1，规律很好记。

电位器接线

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        3.3V
         │
        ┌┴┐
        │ │  ← 电位器（10kΩ）
        │ ├──────→ PA1（中间的滑动端接 ADC 引脚）
        │ │
        └┬┘
         │
        GND

旋转旋钮，中间抽头的电压就在 0V ~ 3.3V 之间连续变化，ADC 读数在 0 ~ 4095 之间跟着变。这是验证 ADC 是否正常工作的最直观办法。

如果暂时没有电位器，也可以：

直接把引脚接 GND → 读数应该接近 0
直接把引脚接 3.3V → 读数应该接近 4095
什么都不接（悬空）→ 读数会乱跳，这是正常现象（悬空引脚电压不确定）

完整代码

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#include "gd32f30x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "gd32f307c_eval.h"

/* 存放 4 个通道的采样结果
   __IO 是 volatile 的宏，告诉编译器"这个变量可能被意外修改，
   不要做优化"。这样调试器的 Watch 窗口才能看到实时变化 */
__IO uint16_t adc_value[4];

void rcu_config(void);
void gpio_config(void);
void adc_config(void);
uint16_t adc_channel_sample(uint8_t channel);

/*!
    \brief      主函数
    \param[in]  无
    \param[out] 无
    \retval     无
*/
int main(void)
{
    /* 1. 时钟配置：开 GPIOA、ADC0 时钟，并给 ADC 分频 */
    rcu_config();
    /* 2. SysTick 配置，为了后面 delay_1ms 能用 */
    systick_config();
    /* 3. GPIO 配置：把 4 个引脚配成模拟输入 */
    gpio_config();
    /* 4. ADC 配置：模式、对齐、触发源、使能、校准 */
    adc_config();

    while(1){
        /* 依次采集 4 个通道，每采完一个立刻存进数组
           注意：必须一个一个来，因为常规组只有一个数据寄存器 */
        adc_value[0] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_1);   /* PA1 */
        adc_value[1] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_2);   /* PA2 */
        adc_value[2] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_3);   /* PA3 */
        adc_value[3] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_4);   /* PA4 */
    }
}

/*!
    \brief      配置各个系统时钟
    \param[in]  无
    \param[out] 无
    \retval     无
*/
void rcu_config(void)
{
    /* 开 GPIOA 时钟 —— PA1~PA4 属于 GPIOA */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    /* 开 ADC0 外设时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0);
    /* 配置 ADC 时钟分频：APB2(120MHz) / 6 = 20MHz
       ADC 时钟不能太高，手册推荐不超过 14MHz */
    rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6);
}

/*!
    \brief      配置 GPIO
    \param[in]  无
    \param[out] 无
    \retval     无
*/
void gpio_config(void)
{
    /* 把 PA1~PA4 全部配成 AIN（Analog IN，模拟输入）模式
       这个模式会断开引脚上的数字输入电路和上下拉电阻，
       让引脚"纯净"地把电压送给 ADC */
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_10MHZ, GPIO_PIN_1);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_10MHZ, GPIO_PIN_2);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_10MHZ, GPIO_PIN_3);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_10MHZ, GPIO_PIN_4);
}

/*!
    \brief      配置 ADC 外设
    \param[in]  无
    \param[out] 无
    \retval     无
*/
void adc_config(void)
{
    /* 独立模式：ADC0 自己单独工作，不和 ADC1 联动 */
    adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);

    /* 数据右对齐：12 位结果放在 16 位寄存器的低 12 位
       读出来直接就是 0~4095，不用移位 */
    adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    /* 常规组序列长度设为 1：一次只转换 1 个通道
       因为常规组只有一个数据寄存器，转多个会互相覆盖 */
    adc_channel_length_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL, 1U);

    /* 外部触发源设为 NONE：不使用定时器/引脚触发 */
    adc_external_trigger_source_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL,
                                       ADC0_1_2_EXTTRIG_ROUTINE_NONE);
    /* 使能外部触发通路 —— 这句必须有！
       软件触发在硬件上也走"外部触发"这条路，
       只是触发源选成了 NONE（即 SWRCST 软件触发） */
    adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL, ENABLE);

    /* 使能 ADC0 */
    adc_enable(ADC0);
    /* 等 ADC 上电稳定（手册要求 tSTAB，至少 1μs，这里给 1ms 足够宽裕） */
    delay_1ms(1U);
    /* 启动校准，消除内部电容工艺偏差
       注意顺序：必须在 adc_enable 之后 */
    adc_calibration_enable(ADC0);
}

/*!
    \brief      采集指定通道的一次数据
    \param[in]  channel: 要采集的 ADC 通道号
    \param[out] 无
    \retval     该通道的 12 位转换结果（0~4095）
*/
uint16_t adc_channel_sample(uint8_t channel)
{
    /* 把要采的通道放到常规组序列的第 0 个位置，采样时间 7.5 个周期 */
    adc_routine_channel_config(ADC0, 0U, channel, ADC_SAMPLETIME_7POINT5);

    /* 发令：软件触发，启动这一次转换 */
    adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL);

    /* 死等 EOC（End Of Conversion）标志置位，表示转换完成 */
    while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC));

    /* 手动清除 EOC 标志，为下一次转换做准备 */
    adc_flag_clear(ADC0, ADC_FLAG_EOC);

    /* 读取常规组数据寄存器，返回结果 */
    return (adc_routine_data_read(ADC0));
}

代码分段讲解

第 1 段：`__IO` 到底是干什么的

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__IO uint16_t adc_value[4];

__IO 在 GD32 头文件里定义为 volatile：

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#define __IO    volatile

为什么必须加 volatile？

编译器很"聪明"，它会做优化。看到 adc_value 这个数组被赋值之后从来没有被读取过，优化器会认为"这些赋值是没用的死代码"，直接删掉！结果就是你在调试器 Watch 窗口里看到的永远是 0。

加上 volatile 之后，等于告诉编译器：“这个变量的值可能会被程序之外的东西（调试器、中断、硬件）读写，你老老实实每次都真的去内存里存取，不许优化。”

实战规则：以下三种变量必须加 volatile：

会被中断服务函数修改，同时又在主循环里读的全局变量

映射到硬件寄存器的指针

只用于调试观察的变量（本例的情况）

忘加 volatile 导致的 bug 极其难查 —— 因为 Debug 版本（不优化）跑得好好的，一开 -O2 优化就出问题。

第 2 段：GPIO_MODE_AIN 和其他模式的本质区别

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gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_10MHZ, GPIO_PIN_1);

AIN = Analog IN，模拟输入模式。它跟数字输入模式（IN_FLOATING / IPU / IPD）在硬件上完全是两回事：

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数字输入模式（IN_FLOATING）:
  引脚 ──┬── [施密特触发器] ── 数字输入寄存器（读 0 或 1）
         └── [上下拉电阻网络]         ← 这些电路会影响模拟电压！
         └── [ESD 保护]

模拟输入模式（AIN）:
  引脚 ──┬── [直连] ─────────── ADC 采样开关 ── 采样电容
         └── 施密特触发器已关断，上下拉已断开

关键点：AIN 模式会关掉施密特触发器和上下拉电阻。这两个东西对数字信号无害，但对模拟测量是灾难：

施密特触发器一直在耗电（漏电流），会拉偏被测电压
上下拉电阻（约 40kΩ）会和你的信号源形成分压，读数直接错

新手常见错误：配成 GPIO_MODE_IN_FLOATING 也能读到数，但读数会有偏差（尤其信号源内阻大时）。所以ADC 引脚必须配 AIN，没有例外。

至于 GPIO_OSPEED_10MHZ 这个参数在 AIN 模式下是无意义的（引脚根本不输出），填什么都行，官方填 10MHz 只是习惯。

第 3 段：为什么"软件触发"要开"外部触发"

这是本例最容易让人困惑的一处：

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adc_external_trigger_source_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL,
                                   ADC0_1_2_EXTTRIG_ROUTINE_NONE);
adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL, ENABLE);

明明是软件触发，为什么要配"外部触发源"还要 ENABLE？

原因在硬件设计上：GD32 的 ADC 内部只有一条"触发输入"通道。这条通道可以被连接到：

触发源选项	实际含义
`ADC0_1_2_EXTTRIG_ROUTINE_T0_CH0`	定时器 0 通道 0 事件
`ADC0_1_2_EXTTRIG_ROUTINE_T2_TRGO`	定时器 2 的 TRGO 事件
`ADC0_1_2_EXTTRIG_ROUTINE_EXTI_11`	外部中断线 11
`ADC0_1_2_EXTTRIG_ROUTINE_NONE`	不接任何硬件源，改由软件位 SWRCST 触发

所以逻辑是这样的：

adc_external_trigger_source_config(..., NONE) —— 把多路选择器拨到"软件"档
adc_external_trigger_config(..., ENABLE) —— 打开触发通道的总闸（ETERC 位）

如果第 2 句不写，总闸关着，无论你怎么调 adc_software_trigger_enable() 都不会启动转换。 程序会永远卡死在 while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC)); 这一行。

这是新手实际会踩的坑。如果你自己精简代码把这句删了，就会遇到"程序卡死、ADC 不动"的现象。

第 4 段：序列长度为什么设成 1

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adc_channel_length_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL, 1U);

“序列”（Sequence）是 ADC 常规组的一个重要概念。你可以配置一个最多 16 长的转换序列，比如：

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序列位置 0 → 通道 3
序列位置 1 → 通道 7
序列位置 2 → 通道 1

配好之后触发一次，ADC 会按序列顺序把这 3 个通道都转一遍。

但问题来了：常规组只有一个 ADC_RDATA 数据寄存器。转完通道 3 结果放进去，接着转通道 7，结果又覆盖进去…… 最后你只能读到最后一个通道的值，前面全丢了。

所以只有两条路：

方案	做法	优缺点
本例的方案	序列长度设 1，每次只转一个通道，转完立刻读走，然后改通道再转	简单直观，CPU 全程参与
DMA 方案	序列长度设 4，开启扫描模式 + DMA，DMA 在每次 EOC 时自动把结果搬到数组	CPU 零参与，效率高，但配置复杂

本例用第一种，所以序列长度必须是 1，而且 adc_routine_channel_config() 的第二个参数（序列位置）永远填 0。

实际项目里多通道采集几乎都用 DMA 方案（参考 ADC0_routine_channel_with_DMA 示例）。但先理解本例的手动版本，你才知道 DMA 到底帮你省掉了什么。

第 5 段：一次完整采样的四步

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uint16_t adc_channel_sample(uint8_t channel)
{
    adc_routine_channel_config(ADC0, 0U, channel, ADC_SAMPLETIME_7POINT5);  /* ① 选通道 */
    adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL);                 /* ② 发令 */
    while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC));                               /* ③ 等完成 */
    adc_flag_clear(ADC0, ADC_FLAG_EOC);                                     /* ④ 清标志 */
    return (adc_routine_data_read(ADC0));                                   /* ⑤ 读数据 */
}

① 选通道 —— adc_routine_channel_config(ADC0, 0U, channel, ADC_SAMPLETIME_7POINT5)

四个参数：ADC 编号、序列位置（这里固定 0）、通道号、采样时间。

每次调用都重新设置一次，所以同一个函数可以采任意通道 —— 这就是函数复用的巧妙之处。

② 发令 —— adc_software_trigger_enable()

内部就是往控制寄存器的 SWRCST 位写 1。硬件看到这一位就开始干活：先接通对应引脚的采样开关给电容充电（持续 7.5 个 ADC 周期），然后断开开关做 12 次逐次逼近比较，最后把结果写进 ADC_RDATA。

③ 等完成 —— while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC))

EOC = End Of Conversion。硬件转换完成会自动把这一位置 1。

在 20MHz ADC 时钟、7.5 采样时间下，这个等待时间是：

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(7.5 + 12.5) / 20MHz = 1 μs

也就是说 CPU 大约白等 1 微秒，采 4 个通道总共 4 微秒。对于点灯级应用完全可以接受。

④ 清标志

有个容易忽略的细节：读 ADC_RDATA 寄存器本身也会自动清除 EOC 标志。所以理论上第④步是多余的。但显式写出来更清晰、更保险（万一你改代码把 read 挪走了呢），是好的编程习惯。

⑤ 读数据 —— adc_routine_data_read(ADC0)

返回的就是 0~4095 的原始码值。

第 6 段：主循环里数据是怎么流动的

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while(1){
    adc_value[0] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_1);
    adc_value[1] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_2);
    adc_value[2] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_3);
    adc_value[3] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_4);
}

时序图（每格约 1μs）：

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时间 →
│ 采PA1 │ 采PA2 │ 采PA3 │ 采PA4 │ 采PA1 │ 采PA2 │ ...
   ↓       ↓       ↓       ↓
 [0]     [1]     [2]     [3]

注意这个循环转得极快：4 次采样加上函数调用开销，一轮大约 5~10 微秒，也就是每秒刷新 10 万次以上。

这对于测量慢变化的物理量（温度、电位器位置）是巨大的浪费，而且会让读数因为噪声而抖动。实际项目应该加延时并做滤波：

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while(1){
    adc_value[0] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_1);
    /* ...其他通道... */
    delay_1ms(100);       /* 每 100ms 采一轮就够了 */
}

实验现象

本例程没有任何 LED 或串口输出，必须用调试器观察。

用 Keil 的 Watch 窗口看

编译下载后，点击 Debug → Start/Stop Debug Session（或按 Ctrl+F5）。
点击 Run（F5）让程序跑起来。
打开 View → Watch Windows → Watch 1。
在 Watch 窗口里输入 adc_value，回车。
展开数组，就能看到 4 个通道的实时值。
转动接在 PA1 上的电位器，adc_value[0] 的数值会跟着变化。

预期看到的数值：

电位器位置	`adc_value[0]`	对应电压
旋到底（接 GND）	0 ~ 20	约 0V
中间	约 2048	约 1.65V
旋到顶（接 3.3V）	4070 ~ 4095	约 3.3V

Keil 小技巧：勾选 View → Periodic Window Update，Watch 窗口才会在程序运行时持续刷新。不勾的话只有暂停时才更新数值，看起来像"数据不变"。

更直观的办法：加串口打印

强烈建议自己改一版加上 printf，看起来爽多了：

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#include "gd32f307c_eval.h"

int main(void)
{
    rcu_config();
    systick_config();
    gpio_config();
    adc_config();
    gd_eval_com_init(EVAL_COM0);         /* 初始化调试串口 */

    while(1){
        adc_value[0] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_1);
        adc_value[1] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_2);
        adc_value[2] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_3);
        adc_value[3] = adc_channel_sample(ADC_CHANNEL_4);

        /* 同时打印原始码值和换算后的电压（mV，避免用浮点） */
        printf("CH1=%4d(%4dmV)  CH2=%4d  CH3=%4d  CH4=%4d\r\n",
               adc_value[0], adc_value[0] * 3300 / 4095,
               adc_value[1], adc_value[2], adc_value[3]);

        delay_1ms(500);
    }
}

串口助手输出：

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CH1=2047(1649mV)  CH2=   3  CH3=1024  CH4=4090
CH1=2531(2039mV)  CH2=   4  CH3=1023  CH4=4091
CH1=3102(2499mV)  CH2=   3  CH3=1025  CH4=4090

注意 adc_value[0] * 3300 / 4095 这个写法：先乘后除，全程整数运算，避免了浮点数的开销。这是嵌入式里换算电压的标准技巧。

小心溢出：adc_value 是 uint16_t，最大 4095，乘 3300 得到 13513500，超出了 uint16_t 范围。但因为 C 语言的整数提升规则，表达式会自动按 int（32 位）计算，所以这里是安全的。如果乘的系数更大（比如 33000），就要显式转成 uint32_t。

常见问题

Q1：程序卡死在 `while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC));`

这是本例最高频的问题。EOC 永远不置位，说明转换根本没启动。按顺序检查：

少了 adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL, ENABLE); 前面详细讲过，这是触发通道的总闸。少了它软件触发无效。这是最常见的原因。
忘了 rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0); 外设时钟没开，所有 ADC 寄存器写进去都是无效的。
忘了 adc_enable(ADC0); ADC 没使能，硬件处于关断状态。
忘了 rcu_adc_clock_config() ADC 时钟源没配。虽然有默认值，但显式配置是好习惯。
改用了注入组的宏但 flag 还查常规组的 如果你把 ADC_ROUTINE_CHANNEL 改成了 ADC_INSERTED_CHANNEL，那 flag 也要改成 ADC_FLAG_EOIC。

Q2：读数一直是 0 或一直是 4095

读数恒为 0：

引脚没接信号，或者接到了 GND
引脚模式配错（没配成 GPIO_MODE_AIN）
通道号和引脚对不上（比如想采 PA1 但填了 ADC_CHANNEL_0）
GPIOA 时钟没开

读数恒为 4095：

输入电压超过了 VREF+（通常等于 VDDA = 3.3V）。注意 ADC 引脚绝对不能超过 VDD + 0.3V，否则会烧片！
引脚接错，接到了 3.3V

Q3：读数不停跳动，跳几十个数

这是 ADC 最典型的"精度"问题，几乎人人会遇到。按性价比从高到低排：

① 加大采样时间（改一行，立竿见影）

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adc_routine_channel_config(ADC0, 0U, channel, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);

信号源内阻大时（热敏电阻、高阻分压），采样电容充不满，读数就会偏低且不稳。加大采样时间是第一选择。

② 降低 ADC 时钟

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rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV12);   /* 120/12 = 10MHz，符合 ≤14MHz 要求 */

原代码用 DIV6 得到 20MHz，已经超出手册推荐值。降到 10MHz 精度会明显改善。

③ 软件滤波（最有效的手段）

最简单的多次平均：

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uint16_t adc_average_sample(uint8_t channel, uint8_t times)
{
    uint32_t sum = 0;
    uint8_t i;
    for(i = 0; i < times; i++){
        sum += adc_channel_sample(channel);
    }
    return (uint16_t)(sum / times);
}

/* 使用：采 16 次取平均 */
adc_value[0] = adc_average_sample(ADC_CHANNEL_1, 16);

更抗突发干扰的去极值平均（掐头去尾法）：

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uint16_t adc_filter_sample(uint8_t channel)
{
    uint16_t buf[10];
    uint16_t max = 0, min = 0xFFFF;
    uint32_t sum = 0;
    uint8_t i;

    /* 连续采 10 次 */
    for(i = 0; i < 10; i++){
        buf[i] = adc_channel_sample(channel);
        sum += buf[i];
        if(buf[i] > max) max = buf[i];      /* 记录最大值 */
        if(buf[i] < min) min = buf[i];      /* 记录最小值 */
    }
    /* 去掉一个最高分、去掉一个最低分，剩下 8 个取平均 */
    return (uint16_t)((sum - max - min) / 8);
}

这个算法能有效滤掉偶发的尖峰干扰，是工程上非常实用的一招。

④ 硬件滤波

在 ADC 引脚和 GND 之间并一个 100nF 陶瓷电容。这是最便宜也最有效的措施，几乎所有正规产品的 ADC 输入都会加这个电容。

⑤ 检查 VREF 和布线

VREF+ 引脚要接干净的 3.3V，加 100nF + 1μF 去耦电容
模拟地（VSSA）和数字地要在一点汇合（单点接地）
ADC 信号线远离时钟线、PWM 输出线、开关电源

Q4：想读芯片内部温度怎么办

内部温度传感器接在 ADC_CHANNEL_16 上，需要额外使能：

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/* 使能内部温度传感器和 VREFINT 通道 */
adc_tempsensor_vrefint_enable();

/* 采集温度通道，采样时间必须给足（手册要求 ≥17.1μs） */
uint16_t temp_raw = adc_channel_sample_with_time(ADC_CHANNEL_16,
                                                 ADC_SAMPLETIME_239POINT5);

/* 换算成摄氏度
   GD32F30x 手册给的公式：
   T(°C) = (V25 - Vsense) / Avg_Slope + 25
   其中 V25 = 1.43V（25°C 时的电压），Avg_Slope = 4.3mV/°C */
float v_sense = temp_raw * 3.3f / 4095.0f;
float temperature = (1.43f - v_sense) / 0.0043f + 25.0f;
printf("chip temp = %d.%d C\r\n", (int)temperature,
       (int)(temperature * 10) % 10);

别指望它测环境温度。这个传感器测的是芯片内部结温，会比环境温度高 5~15°C（取决于芯片负载），而且不同芯片个体差异能到 ±10°C。它的正确用途是监测芯片是否过热，或者做温度变化的相对判断，不能当温度计用。

Q5：4 个通道能不能一次全采完，不要一个个来？

可以，这就是扫描模式 + DMA 的方案。核心改动：

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void adc_config_dma_version(void)
{
    dma_parameter_struct dma_init_struct;

    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);

    /* --- ADC 部分：序列长度改成 4，开扫描模式和连续模式 --- */
    adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);
    adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);
    adc_channel_length_config(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL, 4U);      /* 4 个通道 */

    /* 把 4 个通道依次排进序列的 0/1/2/3 位置 */
    adc_routine_channel_config(ADC0, 0U, ADC_CHANNEL_1, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
    adc_routine_channel_config(ADC0, 1U, ADC_CHANNEL_2, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
    adc_routine_channel_config(ADC0, 2U, ADC_CHANNEL_3, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
    adc_routine_channel_config(ADC0, 3U, ADC_CHANNEL_4, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);

    adc_special_function_config(ADC0, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);        /* 扫描模式 */
    adc_special_function_config(ADC0, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);  /* 连续转换 */

    /* --- DMA 部分：外设(ADC_RDATA) → 内存(adc_value 数组) --- */
    dma_deinit(DMA0, DMA_CH0);
    dma_init_struct.direction    = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;
    dma_init_struct.periph_addr  = (uint32_t)(&ADC_RDATA(ADC0));
    dma_init_struct.periph_inc   = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;   /* 外设地址不变 */
    dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_16BIT;
    dma_init_struct.memory_addr  = (uint32_t)adc_value;
    dma_init_struct.memory_inc   = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;    /* 内存地址自增 */
    dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_16BIT;
    dma_init_struct.number       = 4U;
    dma_init_struct.priority     = DMA_PRIORITY_HIGH;
    dma_init(DMA0, DMA_CH0, &dma_init_struct);

    dma_circulation_enable(DMA0, DMA_CH0);      /* 循环模式：搬完 4 个自动回到开头 */
    dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH0);

    adc_dma_mode_enable(ADC0);                  /* ADC 每次 EOC 自动请求 DMA */

    adc_enable(ADC0);
    delay_1ms(1U);
    adc_calibration_enable(ADC0);
    adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_ROUTINE_CHANNEL);   /* 只需触发一次！ */
}

/* 主循环变成这样 —— 什么都不用做，随时读数组就有最新值 */
int main(void)
{
    /* ... 初始化 ... */
    adc_config_dma_version();
    while(1){
        printf("%d %d %d %d\r\n", adc_value[0], adc_value[1],
                                  adc_value[2], adc_value[3]);
        delay_1ms(500);
    }
}

这就是实际项目的标准写法：配置一次，之后 ADC + DMA 在后台自动持续采集刷新数组，CPU 完全解放。详细讲解见本模块的 ADC0_routine_channel_with_DMA 示例。

Q6：怎么提高精度到 12 位以上？

用过采样。原理是采样 N 次求和后右移，利用噪声的随机性提高有效位数：

采 4 次求和右移 1 位 → 等效 13 位
采 16 次求和右移 2 位 → 等效 14 位
采 64 次求和右移 3 位 → 等效 15 位
采 256 次求和右移 4 位 → 等效 16 位

GD32F30x 部分型号有硬件过采样器，配置一次就自动完成，见 ADC1_oversample_shift 示例。没有硬件支持的型号可以软件实现：

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/* 软件 16 倍过采样，等效 14 位精度 */
uint16_t adc_oversample_14bit(uint8_t channel)
{
    uint32_t sum = 0;
    uint8_t i;
    for(i = 0; i < 16; i++){
        sum += adc_channel_sample(channel);
    }
    return (uint16_t)(sum >> 2);      /* 求和后右移 2 位，得到 0~16383 */
}

过采样有效的前提是噪声是随机白噪声。如果是 50Hz 工频串扰这种周期性干扰，过采样帮助有限，得靠屏蔽和硬件滤波。

小结

知识点	要记住的核心
ADC 引脚模式	必须 `GPIO_MODE_AIN`，不是 `IN_FLOATING`
ADC 时钟	必须用 `rcu_adc_clock_config()` 分频，推荐 ≤14MHz
三套时钟	GPIO 时钟 + ADC 外设时钟 + ADC 时钟分频，都要配
软件触发也要开 ETERC	`adc_external_trigger_config(..., ENABLE)` 少不了
使能后必须延时再校准	`adc_enable()` → `delay` → `adc_calibration_enable()`，顺序不能错
常规组只有一个数据寄存器	多通道要么一个个手动读，要么用 DMA
`volatile`	只用于调试观察的变量必须加，否则会被优化掉
电压换算	`mV = code * 3300 / 4095`，先乘后除全整数运算
读数跳动	加大采样时间 → 降低 ADC 时钟 → 软件滤波 → 加 100nF 电容

ADC 采样七步曲：

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1. rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);          /* GPIO 时钟 */
2. rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0);           /* ADC 时钟 */
3. rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6); /* ADC 分频 */
4. gpio_init(..., GPIO_MODE_AIN, ...);          /* 引脚模拟输入 */
5. adc_mode_config / data_alignment / channel_length / trigger  /* 参数 */
6. adc_enable() → delay_1ms(1) → adc_calibration_enable()       /* 使能校准 */
7. channel_config → software_trigger → wait EOC → data_read     /* 采样 */

拓展应用

学会 ADC，你就能读取现实世界的连续量了。可做的项目一下子多起来：

入门级（一个电位器就能玩）

数字电压表：把 ADC 读数换算成电压，通过串口或 OLED 显示。加个电阻分压网络（比如 10:1）就能测 0~33V，做一个万用表的电压档。
旋钮调光灯：电位器读数映射到 PWM 占空比，转旋钮就能无级调节 LED 亮度。这是 ADC + TIMER 的第一个综合应用。
光照检测夜灯：光敏电阻（LDR）和固定电阻串联分压，ADC 读电压判断明暗，天黑自动开灯。
电池电量指示：分压后测锂电池电压，映射成 4 格电量图标。注意锂电池 4.2V 超过 3.3V，必须先分压。
摇杆/游戏手柄读取：双轴摇杆本质就是两个电位器，读 X/Y 两路 ADC 就能得到方向和力度。

进阶级（配合传感器和算法）

NTC 热敏电阻测温：这是最常见的低成本测温方案。ADC 读分压电压 → 算出电阻值 → 查 B 值公式或分段查表得到温度。精度可到 ±0.5°C，比内部温度传感器强得多。

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  /* NTC 分压电路：3.3V — R固定(10k) — NTC — GND，ADC 接 NTC 上端 */
  float r_ntc = 10000.0f * adc_val / (4095.0f - adc_val);
  /* B 值公式：1/T = 1/T0 + (1/B) * ln(R/R0) */
  /* T0=298.15K(25°C), R0=10000Ω, B=3950 */

土壤湿度 / 水位检测：电容式或电阻式传感器输出模拟量，ADC 直接读，做自动浇花系统。
压力/称重（配合 HX711 或运放）：应变片桥式输出几毫伏，经运放放大后 ADC 采集，做电子秤。这时 12 位精度可能不够，要用过采样或外置 24 位 ADC。
多路电压巡检仪：16 路 ADC + DMA 自动扫描，做配电柜多回路电压监测。
红外测距（Sharp GP2Y0A21）：这类传感器输出的电压和距离成反比曲线，查表插值后能得到 10~80cm 的距离值，做避障小车。
气体传感器（MQ 系列）：MQ-2 烟雾、MQ-7 一氧化碳等都是模拟输出，ADC 读浓度做报警器。

信号处理级

示波器：ADC + DMA + 定时器触发实现固定采样率采集，数据传到电脑上位机画波形。GD32F307 的 2.6MSPS 采样率能做到 1MHz 带宽，足够看 I2C/UART 波形。
音频采集与 FFT 频谱：麦克风模块输出经运放偏置到 1.65V 中心，ADC 以 8kHz 采样，做 256 点 FFT 得到频谱，实现声控开关、音乐律动灯、简易调音器。
交流电流检测（互感器）：电流互感器输出正弦波，快速采样一个周期后算 RMS 有效值，做智能插座功率计量。

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  /* 采一个周期(50Hz=20ms)的数据算 RMS */
  uint32_t sum_sq = 0;
  for(i = 0; i < 200; i++){                      /* 200 点，每点 100μs */
      int16_t ac = adc_channel_sample(ch) - 2048;  /* 减去 1.65V 直流偏置 */
      sum_sq += ac * ac;
      delay_us(100);
  }
  /* rms = sqrt(sum_sq / 200) */

PID 闭环控制：ADC 读反馈量（温度、转速、位置）→ PID 计算 → PWM 输出执行。这是自动控制的核心闭环，做恒温箱、电机调速、平衡车都靠这个。

工业与安全级

过压/过流保护（模拟看门狗）：不用 CPU 参与，ADC 硬件自动比较上下限，超限立刻触发中断关断输出。响应时间可以做到微秒级，比软件判断快几个数量级。见 ADC1_analog_watchdog 示例。
电机 FOC 控制：双 ADC 并行模式在 PWM 中心点同时采样三相电流，配合 Clarke/Park 变换实现磁场定向控制。这是无刷电机高性能驱动的标准方案。
4-20mA 工业信号采集：工业传感器普遍用 4-20mA 电流环（抗干扰强、可远传）。经过一个精密电阻（如 165Ω）转成 0.66~3.3V 电压后 ADC 采集。

下一步该学什么：ADC0_routine_channel_with_DMA（多通道自动采集，实际项目标准做法）→ ADC0_temperature_Vref（读内部温度和参考电压）→ TIMER1_pwmout（学会 PWM 输出，就能做 ADC 读旋钮 → PWM 调光的完整闭环了）。

GD32 ADC — ADC 软件触发轮询

GD32 GD32F30x_Firmware_Library V3.0.3 ADC ADC 软件触发轮询示例教学

ADC — ADC 软件触发轮询

功能简介

硬件准备

使用的引脚

电位器接线

完整代码

代码分段讲解

第 1 段：`__IO` 到底是干什么的

第 2 段：GPIO_MODE_AIN 和其他模式的本质区别

第 3 段：为什么"软件触发"要开"外部触发"

第 4 段：序列长度为什么设成 1

第 5 段：一次完整采样的四步

第 6 段：主循环里数据是怎么流动的

实验现象

用 Keil 的 Watch 窗口看

更直观的办法：加串口打印

常见问题

Q1：程序卡死在 `while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC));`

Q2：读数一直是 0 或一直是 4095

Q3：读数不停跳动，跳几十个数

Q4：想读芯片内部温度怎么办

Q5：4 个通道能不能一次全采完，不要一个个来？

Q6：怎么提高精度到 12 位以上？

小结

拓展应用

入门级（一个电位器就能玩）

进阶级（配合传感器和算法）

信号处理级

工业与安全级

ADC — ADC 软件触发轮询

功能简介

硬件准备

使用的引脚

电位器接线

完整代码

代码分段讲解

第 1 段：__IO 到底是干什么的

第 2 段：GPIO_MODE_AIN 和其他模式的本质区别

第 3 段：为什么"软件触发"要开"外部触发"

第 4 段：序列长度为什么设成 1

第 5 段：一次完整采样的四步

第 6 段：主循环里数据是怎么流动的

实验现象

用 Keil 的 Watch 窗口看

更直观的办法：加串口打印

常见问题

Q1：程序卡死在 while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC));

Q2：读数一直是 0 或一直是 4095

Q3：读数不停跳动，跳几十个数

Q4：想读芯片内部温度怎么办

Q5：4 个通道能不能一次全采完，不要一个个来？

Q6：怎么提高精度到 12 位以上？

小结

拓展应用

入门级（一个电位器就能玩）

进阶级（配合传感器和算法）

信号处理级

工业与安全级

第 1 段：`__IO` 到底是干什么的

Q1：程序卡死在 `while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC));`