STM32 ADC — 独立模式单通道 + DMA 连续采集

Wed, 09 Sep 2026 09:30:00 +0800

STM32 ADC — 独立模式单通道 + DMA 连续采集

开发板：野火 EBF STM32F103 Mini
固件库：HAL 库
对应例程：ADC—独立模式-单通道-DMA
参考源码：User/main.c、User/adc/bsp_adc.h、User/adc/bsp_adc.c

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）把现实世界的连续模拟电压变成 MCU 能处理的数字量。本文用 ADC1 单通道 + DMA 循环搬运，实现"不占用 CPU"的连续电压采集，是 ADC 最经典、最高效的用法之一。

一、功能简介

把开发板上的电位器（滑变电阻，接 PC1 / ADC_CHANNEL_11）电压送到 ADC1，配置为：

独立模式（非双重 ADC 协同）；
单通道（只采通道 11）；
连续转换 + 扫描关闭（采完一个通道立刻从头再来）；
DMA 循环模式：每转换完一次，DMA 自动把结果搬进 ADC_ConvertedValue 变量。

主循环只需读取这个变量、套公式算出电压、用 printf 打印即可。因 DMA 持续搬运，CPU 几乎不参与采样本体。

核心知识点：

ADC 通道、采样时间、对齐方式的概念；
DMA 如何与 ADC 联动（ Peripheral→Memory）；
电压换算公式：V = ADC值 / 4096 × 3.3。

二、硬件准备

项目	说明
开发板	野火 EBF STM32F103 Mini
ADC 外设	ADC1，通道 11（CH11 → PC1）
信号源	板载电位器（滑动变阻器），中间抽头接 PC1
调试输出	USART1（115200）打印电压值

STM32F103 的 ADC 为 12 位，转换结果范围 0 ~ 4095，参考电压一般接 3.3V。

三、完整代码（带中文注释）

1. bsp_adc.h（引脚与 DMA 通道定义）

#ifndef __BSP_ADC_H
#define	__BSP_ADC_H

#include "stm32f1xx.h"

/* ADC GPIO 宏定义：CH11 -> PC1 */
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT         GPIOC
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN          GPIO_PIN_1
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE()

/* ADC 序号宏定义 */
#define RHEOSTAT_ADC                  ADC1
#define RHEOSTAT_ADC_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
#define RHEOSTAT_ADC_CHANNEL          ADC_CHANNEL_11

/* ADC 使用的 DMA 通道：ADC1 固定对应 DMA1_Channel1 */
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM       DMA1_Channel1

void Rheostat_Init(void);

#endif /* __BSP_ADC_H */

2. bsp_adc.c（GPIO、DMA、ADC 配置）

#include "./adc/bsp_adc.h"

__IO uint32_t ADC_ConvertedValue;        // DMA 搬运的目标：转换结果
DMA_HandleTypeDef hdma_adcx;
ADC_HandleTypeDef ADC_Handle;
ADC_ChannelConfTypeDef ADC_Config;

/* 第 1 步：配置 ADC 输入引脚为模拟模式 */
static void Rheostat_ADC_GPIO_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RHEOSTAT_ADC_CLK_ENABLE();
  RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitStructure.Pin  = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;   // 必须设为模拟输入
  HAL_GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

/* 第 2 步：配置 DMA 与 ADC 工作模式 */
static void Rheostat_ADC_Mode_Config(void)
{
  /* ---- DMA 结构体参数初始化 ---- */
  RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK_ENABLE();

  hdma_adcx.Instance               = RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM;    // DMA1_Channel1
  hdma_adcx.Init.Direction        = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;       // 外设 -> 内存
  hdma_adcx.Init.PeriphInc        = DMA_PINC_DISABLE;           // 外设地址不递增（固定为 ADC_DR）
  hdma_adcx.Init.MemInc           = DMA_MINC_DISABLE;           // 这里只采 1 个变量，内存也不递增
  hdma_adcx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; // 外设数据 16 位（ADC 是 16 位寄存器）
  hdma_adcx.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; // 内存数据 16 位
  hdma_adcx.Init.Mode             = DMA_CIRCULAR;               // 循环模式：不断搬
  hdma_adcx.Init.Priority         = DMA_PRIORITY_MEDIUM;        // 中等优先级
  HAL_DMA_Init(&hdma_adcx);

  /* 把 DMA 句柄绑到 ADC 句柄（HAL 内部用这个关联触发搬运） */
  __HAL_LINKDMA(&ADC_Handle, DMA_Handle, hdma_adcx);

  /* ---- ADC 时钟分频：PCLK2(72M)/8 = 9MHz，必须在允许范围 ---- */
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef ADC_CLKInit;
  ADC_CLKInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  ADC_CLKInit.AdcClockSelection    = RCC_ADCPCLK2_DIV8;         // 分频因子 8
  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&ADC_CLKInit);

  /* ---- ADC 基本参数 ---- */
  ADC_Handle.Instance               = RHEOSTAT_ADC;             // ADC1
  ADC_Handle.Init.DataAlign        = ADC_DATAALIGN_RIGHT;       // 右对齐
  ADC_Handle.Init.ScanConvMode     = DISABLE;                   // 关闭扫描（单通道不需要）
  ADC_Handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;                 // 连续转换
  ADC_Handle.Init.NbrOfConversion  = 1;                        // 规则序列 1 个转换
  ADC_Handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  ADC_Handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;        // 软件触发
  HAL_ADC_Init(&ADC_Handle);                                    // 会回调 HAL_ADC_MspInit

  /* ---- 配置规则通道：通道 11，序列 1，采样时间 55.5 周期 ---- */
  ADC_Config.Channel      = RHEOSTAT_ADC_CHANNEL;
  ADC_Config.Rank         = 1;
  ADC_Config.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;
  HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC_Handle, &ADC_Config);

  /* 启动 ADC 的 DMA 转换：结果自动、循环地写入 ADC_ConvertedValue */
  HAL_ADC_Start_DMA(&ADC_Handle, (uint32_t*)&ADC_ConvertedValue, 1);
}

/* 对外初始化入口 */
void Rheostat_Init(void)
{
  Rheostat_ADC_GPIO_Config();
  Rheostat_ADC_Mode_Config();
}

3. main.c（主循环读取并打印）

#include "main.h"
#include "stm32f1xx.h"
#include "./usart/bsp_debug_usart.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include <stdio.h>
#include "./adc/bsp_adc.h"

extern __IO uint32_t ADC_ConvertedValue;   // DMA 持续更新的转换值
float ADC_Vol;                             // 换算后的电压值

static void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
  for(; nCount != 0; nCount--);
}

int main(void)
{
  SystemClock_Config();          // 72MHz
  DEBUG_USART_Config();          // 串口用于打印
  Rheostat_Init();               // 初始化 ADC + DMA

  while (1)
  {
    /* 把 12 位 ADC 值换算成电压：Vref = 3.3V，满量程 4096 */
    ADC_Vol = (float)ADC_ConvertedValue / 4096 * (float)3.3;
    printf("\r\n The current AD value = 0x%04X \r\n", ADC_ConvertedValue);
    printf("\r\n The current AD value = %f V \r\n", ADC_Vol);
    Delay(0x8fffff);             // 简单延时，控制台输出别太快
  }
}

四、代码分段讲解

1. 为什么引脚要设成 `GPIO_MODE_ANALOG`？

ADC 输入必须走芯片内部的模拟通路。把引脚配成模拟模式，GPIO 的数字输入缓冲会被断开，避免数字电路对微弱模拟信号产生干扰，也能降低功耗。

2. DMA 方向：外设 → 内存

ADC 转换结果固定存放在 数据寄存器 ADC_DR（外设端地址不变，所以 PeriphInc = DISABLE）。DMA 每次转换完成被触发，自动把 DR 里的 16 位值搬到 ADC_ConvertedValue。因为是循环模式，搬完又从头搬，形成"永动机"式采集。

3. `__HAL_LINKDMA` 做了什么？

它把 DMA 句柄挂到 ADC 句柄的 DMA_Handle 字段上。这样 HAL_ADC_Start_DMA() 内部才知道用哪个 DMA 通道去搬 ADC 的数据——这是 HAL 关联"外设触发 DMA"的关键一步。

4. ADC 时钟为什么分频？

F103 的 ADC 最高工作频率约 14MHz，而 PCLK2 是 72MHz，所以必须分频（RCC_ADCPCLK2_DIV8 → 9MHz）。不分频会超出规格，采样不准甚至出错。

5. 电压换算

12 位分辨率 → 最大值 4095（代码里用 4096 当分母近似满量程）。参考电压 3.3V：

`1`	`电压 V = (ADC值 / 4096) × 3.3`

五、实验现象

打开串口助手（115200），复位开发板；
串口每隔约 1 秒打印一次：当前 ADC 原始值和换算电压；
旋转电位器，电压值随之在 0 ~ 3.3V 之间连续变化，说明 DMA 在后台持续把最新采样搬进了变量。

六、常见问题

Q1：打印的电压一直是 0 或满量程不变？

确认电位器中心抽头确实接到了 PC1，且两端分别接 3.3V 和 GND；
确认 RHEOSTAT_ADC_CHANNEL 与实际引脚对应（PC1 = ADC_CHANNEL_11）。

Q2：数据剧烈跳变、不稳定？

延长采样时间（ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5 → 更大值）；
在信号源并联一个小电容滤波，或在软件里做滑动平均。

Q3：想同时采多个通道怎么办？

开启 ScanConvMode = ENABLE，把 NbrOfConversion 设为通道数，并让 DMA 内存递增（MemInc=ENABLE），配合一个数组接收。详见 ADC—独立模式-多通道-DMA。

七、小结

单通道连续采集 + DMA 循环，是 ADC 的"零 CPU 占用"标配；
配置顺序：开时钟 → 引脚模拟模式 → DMA 参数 → ADC 参数 → 规则通道 → Start_DMA；
DMA 把外设数据自动搬进内存，是后续 SPI、USART、DAC 等高速传输的共同基石。

八、拓展应用

多通道扫描：把电位器、温度、光照等多路信号编入规则序列，用 DMA 一次性搬进数组。
定时器触发采样：用 TIM 的 TRGO 触发 ADC，实现固定频率（如 1kHz）的等间隔采样，做简易示波器。
芯片温度采集：切换通道到内部温度传感器（ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR），免接外部元件测芯片温（见 ADC—芯片温度）。
DMA 半传输/传输完成中断：在回调里做 FFT、求平均，搭一个低成本信号采集前端。

单通道 on CLing

STM32 ADC — 独立模式单通道 + DMA 连续采集

STM32 ADC — 独立模式单通道 + DMA 连续采集

一、功能简介

二、硬件准备

三、完整代码（带中文注释）

1. bsp_adc.h（引脚与 DMA 通道定义）

2. bsp_adc.c（GPIO、DMA、ADC 配置）

3. main.c（主循环读取并打印）

四、代码分段讲解

1. 为什么引脚要设成 GPIO_MODE_ANALOG？

2. DMA 方向：外设 → 内存

3. __HAL_LINKDMA 做了什么？

4. ADC 时钟为什么分频？

5. 电压换算

五、实验现象

六、常见问题

七、小结

八、拓展应用

1. 为什么引脚要设成 `GPIO_MODE_ANALOG`？

3. `__HAL_LINKDMA` 做了什么？