PUYA ADC

PUYA ADC — 软件触发单次转换（多通道）

PUYA PY32F0xx_Firmware V1.5.0 ADC 软件触发单次转换（ADC_MultiChannelSingleConversion_TriggerSW）示例教学

ADC — 软件触发单次转换（多通道）

固件库: PY32F0xx_Firmware V1.5.0
芯片: PY32F030
源文件: PUYA/PY32F0xx_Firmware_V1.5.0/Projects/PY32F030-STK/Example/ADC/ADC_MultiChannelSingleConversion_TriggerSW/Src/main.c

功能简介

ADC（模数转换器）把引脚上的模拟电压转换成数字量，是读取电位器、温湿度、光照等模拟传感器的基础。

本示例演示软件触发 + 单次转换 + 轮询等待的经典用法：

  • 配置 ADC1，12 位分辨率，扫描通道 0、1、4；
  • 上电后先做校准（Calibration），再用 HAL_ADC_Start() 由软件启动一次转换；
  • 用 HAL_ADC_PollForConversion() 轮询等待转换结束，读取结果；
  • 通过串口（USART2，PA2/PA3，115200）把采样值打印出来。

文件名虽带 MultiChannel，但 ContinuousConvMode = DISABLE、ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START，本质就是“软件触发、扫描多个通道、各转换一次”的模式，最贴合“软件触发单次转换”的教学需求。

硬件准备

  • PY32F030 开发板
  • 可调电位器（中间抽头接 PA0 / PA1 / PA4 任一处）或信号源
  • 串口调试工具（USB 转串口接 PA2=TX、PA3=RX，波特率 115200）
  • 板载串口打印由 BSP_USART_Config() 初始化（见 py32f030xx_Start_Kit.c）

完整代码 

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#include "main.h"

/* ADC 句柄与通道配置、保存 3 路采样值 */
ADC_HandleTypeDef       AdcHandle;
ADC_ChannelConfTypeDef  sConfig;
uint32_t adc_value[3];

/* 静态函数声明 */
static void APP_AdcInit(void);

int main(void)
{
  /* 1. HAL 初始化（含 SysTick 时基） */
  HAL_Init();

  /* 2. 初始化 ADC（含校准） */
  APP_AdcInit();

  /* 3. 初始化调试串口（printf 重定向到 USART2） */
  DEBUG_USART_Config();

  while (1)
  {
    /* 4. 软件启动一次 ADC 转换 */
    HAL_ADC_Start(&AdcHandle);

    for (uint8_t i = 0; i < 3; i++)
    {
      /* 5. 轮询等待本通道转换完成（超时 10000ms） */
      HAL_ADC_PollForConversion(&AdcHandle, 10000);
      /* 6. 读取转换结果（12 位，右对齐） */
      adc_value[i] = HAL_ADC_GetValue(&AdcHandle);
      printf("adc[%u]:%u\r\n", i, (unsigned int)adc_value[i]);
    }

    HAL_Delay(1000);   /* 每秒采样一轮 */
  }
}

/**
  * @brief  ADC 初始化：先复位与校准，再配时钟/分辨率/通道
  */
static void APP_AdcInit(void)
{
  /* 复位 ADC 外设，保证起始状态干净 */
  __HAL_RCC_ADC_FORCE_RESET();
  __HAL_RCC_ADC_RELEASE_RESET();
  __HAL_RCC_ADC_CLK_ENABLE();                    /* 开启 ADC 时钟 */

  AdcHandle.Instance = ADC1;
  /* 上电校准：必须在使用 ADC 前执行，否则精度受影响 */
  if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  AdcHandle.Instance = ADC1;
  AdcHandle.Init.ClockPrescaler      = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;   /* ADC 时钟 = PCLK/4 */
  AdcHandle.Init.Resolution          = ADC_RESOLUTION_12B;         /* 12 位分辨率 */
  AdcHandle.Init.DataAlign           = ADC_DATAALIGN_RIGHT;        /* 数据右对齐 */
  AdcHandle.Init.ScanConvMode        = ADC_SCAN_DIRECTION_FORWARD; /* 按通道号顺序扫描 */
  AdcHandle.Init.EOCSelection        = ADC_EOC_SINGLE_CONV;        /* 每完成一次转换产生 EOC */
  AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait    = ENABLE;                     /* 等待转换模式，省功耗 */
  AdcHandle.Init.ContinuousConvMode  = DISABLE;                    /* 单次转换（不连续） */
  AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;                  /* 关闭间断模式 */
  AdcHandle.Init.ExternalTrigConv    = ADC_SOFTWARE_START;         /* 软件触发 */
  AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; /* 无外部触发边沿 */
  AdcHandle.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;                  /* 不使用 DMA */
  AdcHandle.Init.Overrun             = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN;   /* 溢出时覆盖旧值 */
  AdcHandle.Init.SamplingTimeCommon  = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; /* 采样时间 239.5 周期 */
  if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  /* 依次把通道 0、1、4 加入扫描序列（Rank 方式排队） */
  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
  sConfig.Rank    = ADC_RANK_CHANNEL_NUMBER;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) APP_ErrorHandler();

  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) APP_ErrorHandler();

  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_4;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) APP_ErrorHandler();
}

void APP_ErrorHandler(void)
{
  while (1) {}
}

代码分段讲解

1. 校准与时钟

PY32F0xx 的 SAR ADC 上电后必须执行 HAL_ADCEx_Calibration_Start() 消除内部失调，否则读数偏差很大。ADC 时钟通过 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4 分频得到，需满足数据手册规定的最大 ADC 时钟（通常 ≤ 16MHz）。

2. 软件触发 vs 硬件触发

ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START 表示转换由 HAL_ADC_Start() 启动；若用定时器触发，则设为 ADC_EXTERNALTRIGCONV_Tx_TRGO 等并配置边沿。教学阶段用软件触发最简单直观。

3. 单次 / 连续 / 扫描

  • ContinuousConvMode = DISABLE：每调用一次 HAL_ADC_Start() 只转换一轮（这里 3 个通道各一次）。
  • ScanConvMode = FORWARD：多通道时按 Rank 顺序自动切换通道。
  • 每个通道转换完都会置 EOC，HAL_ADC_PollForConversion() 就是在等这个标志。

4. 结果换算

12 位右对齐时，读数与电压关系为：

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电压(V) = 读数 / 4095 × VREF+

PY32F030 内部参考电压 VREF+ 一般等于 VDDA（多为 3.3V）。

实验现象

  • 串口助手（115200-8-N-1）每秒打印一次：

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    adc[0]:1234
adc[1]:2047
adc[2]:888

  • 转动接在 PA0/PA1/PA4 的电位器，对应通道数值随之变化（0~4095）。

常见问题

  1. 读数一直是 0 或 4095（满偏）？

    • 检查引脚是否真的接到模拟信号；悬空输入会被上/下拉拉到极端值。
    • 确认 VREF+/VDDA 供电正常。

  2. 读数跳动很大？

    • 增大 SamplingTimeCommon（采样时间），给内部采样电容更长的充电时间；信号源内阻大时尤其需要。
    • 软件上可做多次采样取平均。

  3. 想用 DMA 自动搬运多路数据？

    • 参考同目录 ADC_ContinuousConversion_DMA，把 DMAContinuousRequests 打开并用 HAL_ADC_Start_DMA()。

  4. 想固定单通道采样？

    • 只 ConfigChannel 一个通道即可，for 循环删掉多余通道。

小结

  • ADC 标准流程：开时钟 → 校准 → 配参数 → 配通道 → 启动 → 等待 EOC → 读值。
  • 软件触发 + 轮询是最易理解的入门方式；对实时性要求高时用定时器触发 + DMA。
  • 12 位分辨率下满量程 4095，注意参考电压与采样时间对精度的影响。

拓展应用

  • 接 NTC 热敏电阻做温度计（查表/公式换算温度）。
  • 接光敏电阻做光照检测，配合 PWM 自动调光。
  • 用 DMA + 定时器触发做“示波器”式连续采样，再用串口绘图。
  • 读取内部 ADC_CHANNEL_VREFINT（参考电压）与 ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR（温度）做自校准/测温。
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