温度传感器 on CLing

PUYA ADC — 内部温度传感器 ADC_TempSensor

Tue, 08 Sep 2026 14:52:21 +0800

ADC — 内部温度传感器 ADC_TempSensor

固件库: PY32F403_Firmware V1.4.5
芯片: PY32F403（Cortex-M4）
源文件: PY32F403-STK/Example/ADC/ADC_TempSensor/Src/main.c
核心外设: ADC1（内部通道 TEMPSENSOR）

1. 功能简介（大白话）

芯片内部本身集成了一个 温度传感器，它就挂在 ADC 的一个特殊通道上（不像外部温度传感器要焊在板子上）。本例程做的事非常简单：

让 ADC 去「量」内部温度传感器输出的电压；
用出厂时固化在芯片里的校准值，把电压换算成摄氏度；
每隔 1 秒通过串口打印一次温度。

零外部元件就能测芯片自身的温度，是入门 ADC 最省事的例子——你连一根线都不用接（串口线除外）。

注意：这个温度反映的是 芯片内核温度，会受自身发热影响，不是环境温度，但用来体会 ADC 用法已经足够。

2. 硬件准备

物品	说明
PY32F403-STK 开发板	自带 MCU、LED、调试/串口
USB 转 TTL 模块	接 STK 的 USART2（调试串口）
杜邦线 ×3	TX、RX、GND

串口接线（STK 的 DEBUG_USART = USART2）：

STK 板          USB 转 TTL 模块
PA02 (TX)  -->  RX
PA03 (RX)  -->  TX
GND        -->  GND

串口参数：波特率 115200，数据位 8，停止位 1，无校验（8-N-1）。

本例无需接任何模拟信号线，温度传感器是片内的。

3. 完整代码（带中文注释）

/* 头文件：HAL 库 + STK 板级支持包（含 LED、USART printf 等） */
#include "main.h"

/* ============ 温度换算相关的校准常量 ============ */
/* 这两个地址是芯片出厂时写入的「温度传感器校准值」存放位置，必须按手册来 */
#define HAL_ADC_TSCAL1   (*(uint32_t *)(0x1fff5310))   /* 低温校准值（30℃ 对应）*/
#define HAL_ADC_TSCAL2   (*(uint32_t *)(0x1fff5400))   /* 高温校准值（85℃ 或 105℃ 对应）*/

#define Vcc_Power   3.3l                              /* 实际供电电压，按需修改 */
#define TScal1   (float)((HAL_ADC_TSCAL1) * 3.3 / Vcc_Power)  /* 30℃ 对应的「电压数字」*/
#define TScal2   (float)((HAL_ADC_TSCAL2) * 3.3 / Vcc_Power)  /* 高温对应的「电压数字」*/
#define TStem1   30l                                  /* 低温校准点：30℃ */

/* 关键！不同芯片高温校准点是 85℃ 还是 105℃，要看数据手册选择 */
/* #define HighTemp_85 */
#define HighTemp_105

#define TStem2_85   85
#define TStem2_105  105
/* 斜率 k = (高温点 - 30℃) / (高温校准数字 - 低温校准数字) */
#define Temp_k_85   ((float)(TStem2_85  - TStem1) / (float)(TScal2 - TScal1))
#define Temp_k_105  ((float)(TStem2_105 - TStem1) / (float)(TScal2 - TScal1))

/* ============ 全局变量 ============ */
ADC_HandleTypeDef  AdcHandle;                         /* ADC 句柄 */
uint16_t           aADCxConvertedData;                /* 存放一次 ADC 原始值 */
__IO uint16_t      hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius = 0; /* 换算后的温度 */

/* 函数声明 */
static void APP_SystemClockConfig(void);
static void APP_AdcConfig(void);

int main(void)
{
  /* 1) 初始化 HAL（没事钟、Systick 等）*/
  HAL_Init();

  /* 2) 配置系统时钟：本例用内部 HSI 8MHz，不分频 */
  APP_SystemClockConfig();

  /* 3) 初始化 LED（示例里虽未闪烁，但 BSP 默认初始化）*/
  BSP_LED_Init(LED_GREEN);

  /* 4) 初始化 USART2，并把它重定向为 printf 输出 */
  BSP_USART_Config();

  /* 5) 配置 ADC（分辨率、通道、采样时间等）*/
  APP_AdcConfig();

  /* 6) ADC 校准：上电后必须做一次，消除工艺偏差 */
  if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  /* 7) 启动 ADC（连续转换模式，启动后一直转）*/
  HAL_ADC_Start(&AdcHandle);

  while (1)
  {
    /* 轮询等待一次转换完成，超时 2000ms */
    if (HAL_ADC_PollForConversion(&AdcHandle, 2000) == HAL_OK)
    {
      /* 取出 12 位转换结果 */
      aADCxConvertedData = HAL_ADC_GetValue(&AdcHandle);

      /* 用两点线性公式换算成温度（℃）*/
      /* 公式：Temp = k × ADC值 - k × TScal1 + 30 */
#if defined(HighTemp_85)
      hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius =
          (int16_t)(Temp_k_85  * aADCxConvertedData - Temp_k_85  * TScal1 + TStem1);
#else
      hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius =
          (int16_t)(Temp_k_105 * aADCxConvertedData - Temp_k_105 * TScal1 + TStem1);
#endif

      /* 串口打印温度 */
      printf("Temperature: %d", (int)hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius);
    }

    HAL_Delay(1000);   /* 每秒打印一次 */
  }
}

/**
  * @brief  ADC 配置：打开时钟、设分辨率/模式、绑定温度传感器通道
  */
static void APP_AdcConfig(void)
{
  ADC_ChannelConfTypeDef  sConfig = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCC_PeriphCLKInit = {0};

  __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();               /* 使能 ADC1 时钟 */

  /* 配置 ADC 专用时钟：PCLK2 分频（这里 /8）*/
  RCC_PeriphCLKInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  RCC_PeriphCLKInit.AdcClockSelection     = RCC_ADCPCLK2_DIV8;
  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInit);

  AdcHandle.Instance = ADC1;

  AdcHandle.Init.Resolution            = ADC_RESOLUTION_12B;    /* 12 位精度 */
  AdcHandle.Init.DataAlign             = ADC_DATAALIGN_RIGHT;   /* 数据右对齐 */
  AdcHandle.Init.ScanConvMode          = ADC_SCAN_DISABLE;      /* 单通道，不扫描 */
  AdcHandle.Init.ContinuousConvMode    = ENABLE;                /* 连续转换 */
  AdcHandle.Init.NbrOfConversion       = 1;                     /* 转换序列长度 1 */
  AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion   = 1;
  AdcHandle.Init.ExternalTrigConv      = ADC_SOFTWARE_START;    /* 软件触发 */

  if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  /* 配置要采的通道 = 内部温度传感器 */
  sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR;
  sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_1;
  sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;   /* 温度信号「软」，采样久一点更准 */
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

/**
  * @brief  系统时钟配置：仅使能 HSI 8MHz 作系统时钟，PLL 关闭
  */
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef  OscInitstruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef  ClkInitstruct = {0};

  OscInitstruct.OscillatorType  = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;  /* 只用内部 8MHz */
  OscInitstruct.HSIState        = RCC_HSI_ON;
  OscInitstruct.HSI48MState     = RCC_HSI48M_OFF;
  OscInitstruct.LSEState        = RCC_LSE_OFF;
  OscInitstruct.LSIState        = RCC_LSI_OFF;
  OscInitstruct.PLL.PLLState    = RCC_PLL_OFF;             /* 本例不需要 PLL */
  if (HAL_RCC_OscConfig(&OscInitstruct) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  ClkInitstruct.ClockType      = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK |
                                 RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  ClkInitstruct.SYSCLKSource   = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;   /* 系统时钟 = HSI 8MHz */
  ClkInitstruct.AHBCLKDivider  = RCC_SYSCLK_DIV1;        /* AHB = 8MHz */
  ClkInitstruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;          /* APB1 = 8MHz */
  ClkInitstruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;          /* APB2 = 8MHz */
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&ClkInitstruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

/**
  * @brief  错误处理：死循环
  */
void APP_ErrorHandler(void)
{
  while (1)
  {
  }
}

4. 代码分段讲解

4.1 温度怎么算出来？（校准值 + 两点法）

芯片出厂时，厂家在 固定 Flash 地址 烧录了两个校准值：

0x1fff5310：TSCAL1 —— 芯片在 30℃ 时温度传感器对应的 ADC 读数；
0x1fff5400：TSCAL2 —— 芯片在 85℃ 或 105℃ 时对应的 ADC 读数（不同批次高温点不同）。

温度与 ADC 读数近似线性关系，于是用「两点确定一条直线」：

1
2

斜率 k   = (高温点温度 - 30) / (TSCAL2数字 - TSCAL1数字)
温度 Temp = k × 当前ADC值 - k × TSCAL1 + 30

之所以代码里把数字先乘 3.3 / Vcc_Power，是因为校准值是在 VREF+=3.3V 条件下标定的；如果你的板子实际供电不是 3.3V，就改成 Vcc_Power 的真实值，否则会有偏差。

HighTemp_85 / HighTemp_105 怎么选？ 查你手头芯片的数据手册，看高温校准点是 85 还是 105。选错斜率会整体偏冷或偏热。

4.2 ADC 时钟与采样时间

1
2

RCC_PeriphCLKInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV8;  // PCLK2(8M) / 8 = 1MHz
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;        // 239.5 个 ADC 周期采样

温度传感器内阻较大、信号「软」，所以采样时间给到最长的 239.5 周期，保证采样电容充得够满，读数才准。若用外部快速信号可适当缩短。

4.3 校准不能省

`1`	`HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle);`

SAR 型 ADC 每个芯片都有微小工艺偏差，HAL 提供的校准函数会测出偏移并写入内部寄存器。必须在 HAL_ADC_Start 之前、且 ADC 已初始化之后调用一次。

4.4 连续转换 + 轮询

ContinuousConvMode = ENABLE 让 ADC 启动后不停地转同一个通道；主循环用 HAL_ADC_PollForConversion(..., 2000) 阻塞等待本次转换完成（超时 2 秒），完成后 HAL_ADC_GetValue 取数即可。

4.5 printf 去哪了？

BSP_USART_Config() 会把 USART2（PA2/PA3，115200）初始化，并把 printf 通过 fputc 重定向到该串口。所以代码里的 printf("Temperature: %d", ...) 实际是从 PA2 发出去，你在电脑串口助手就能看到。

5. 实验现象

编译下载程序，串口助手（115200-8-N-1）打开对应 COM 口；
每隔约 1 秒，串口打印一行 Temperature: xx；
用手捏住芯片或用电吹风（低温档、保持距离）吹一下板子，温度数值会随之变化。

6. 常见问题

现象	可能原因	解决办法
串口无任何输出	波特率/接线错、未重定向 printf	确认 115200-8-N-1；TX↔RX 交叉接；MDK 勾选 Use MicroLIB
温度恒为 0 或负数	`HighTemp_85/105` 选错、校准值地址错	核对数据手册高温点；勿改 `0x1fff...` 地址
温度明显偏高/偏低	`Vcc_Power` 与实际供电不符	用万用表量 VDD，改成真实值（如 3.28）
温度跳动很大	采样时间太短、供电噪声	改用 `ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5`；软件多采几次取平均
读数一直不变	忘了 `HAL_ADC_Start` 或卡在校准	确认启动顺序：Init→ConfigChannel→Calibration→Start
想测环境温度而非内核温度	片内传感器只测内核	外接 NTC/DS18B20 等，走外部 ADC 通道

7. 小结

PY32F403 的 ADC1 是 12 位 SAR 型，支持内部温度传感器、Vrefint、Vbat 等内部通道；
用内部温度传感器测温度无需外部元件，但测的是芯片内核温度；
温度换算依赖 出厂校准值 + 两点线性公式，且 HighTemp_85/105 必须按手册选对；
标准流程：Init → ConfigChannel → Calibration → Start → PollForConversion → GetValue；
ADC 时钟来自 PCLK2 分频，采样时间要匹配信号源阻抗。

8. 拓展应用（学了能做什么项目）

锂电池供电设备：用 Vbat 通道监测电池电压，低电量报警；
恒温箱 / 加热台：片内温度做粗略反馈，配合外部 NTC 精测；
环境监测节点：外接 NTC、光敏、土壤湿度传感器，做一个采集器；
模拟看门狗报警：参考 ADC_AnalogWatchdog，当温度/电压越限时进中断保护电路；
多通道扫描 + DMA：参考 ADC_MultiChannelsSingleConversion_TriggerSW_DMA，一次扫多个传感器，用 DMA 自动搬数据不占 CPU；
等间隔采样：参考 ADC_SingleConversion_TriggerTimer_IT，用定时器触发 ADC 采集电机电流波形，做简单示波器。

返回：ADC 外设总览

PUYA ADC -- 内部温度传感器读取（HAL 库）

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

ADC – 内部温度传感器读取（HAL 库）

难度: ⭐⭐（需要了解 ADC 基本概念） 固件库: PY32F0xx_Firmware V1.5.0 芯片: PY32F030 源文件: Projects/PY32F030-STK/Example/ADC/ADC_TempSensor/Src/main.c

这个实验是干嘛的？

PY32F030 芯片内部集成了一个温度传感器，不需要任何外部元件，通过 ADC 采集就能读取芯片当前温度。

有什么用？

监测芯片工作温度，防止过热
温度补偿（ADC 精度受温度影响）
简单的环境温度测量（精度不高，约 ±5 度）

硬件准备

不需要任何外部硬件！ 温度传感器在芯片内部。

你只需要：

PY32F030 开发板
USB 转串口模块（查看 printf 输出）

完整代码

#include "main.h"

/* 温度校准值（出厂写入 OTP，地址固定） */
#define HAL_ADC_TSCAL1  (*(uint32_t *)(0x1fff0f14))  /* 30 度时的 ADC 校准值 */
#define HAL_ADC_TSCAL2  (*(uint32_t *)(0x1fff0f18))  /* 105 度时的校准值 */
#define Vcc_Power       3.3l                          /* 实际供电电压，按实际修改 */

/* 校准值对应的电压（根据实际 VCC 换算） */
#define TScal1  (float)((HAL_ADC_TSCAL1) * 3.3 / Vcc_Power)
#define TScal2  (float)((HAL_ADC_TSCAL2) * 3.3 / Vcc_Power)

/* 温度计算公式参数 */
#define TStem1      30l   /* 校准点 1 的温度：30 度 */
#define TStem2_105  105   /* 校准点 2 的温度：105 度（高温版） */
#define Temp_k_105  ((float)(TStem2_105 - TStem1) / (float)(TScal2 - TScal1))

ADC_HandleTypeDef AdcHandle;
uint16_t aADCxConvertedData;
__IO uint16_t hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius = 0;

/* ADC 配置 */
static void APP_AdcConfig(void)
{
  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

  /* 复位并使能 ADC 时钟 */
  __HAL_RCC_ADC_FORCE_RESET();
  __HAL_RCC_ADC_RELEASE_RESET();
  __HAL_RCC_ADC_CLK_ENABLE();

  AdcHandle.Instance = ADC1;

  /* ADC 校准（必须！） */
  if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  /* ADC 基础配置 */
  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;        /* 右对齐 */
  AdcHandle.Init.ContinuousConvMode    = DISABLE;                    /* 单次转换 */
  AdcHandle.Init.ExternalTrigConv      = ADC_SOFTWARE_START;         /* 软件触发 */
  AdcHandle.Init.SamplingTimeCommon    = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5; /* 采样时间 239.5 周期 */

  if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  /* 配置通道：内部温度传感器 */
  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR;
  sConfig.Rank    = ADC_RANK_CHANNEL_NUMBER;

  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

int main(void)
{
  HAL_Init();
  BSP_LED_Init(LED_GREEN);
  BSP_USART_Config();   /* 初始化串口（printf 重定向） */

  APP_AdcConfig();      /* 配置 ADC */

  /* ADC 校准 */
  if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  /* 启动 ADC */
  HAL_ADC_Start(&AdcHandle);

  while (1)
  {
    /* 等待转换完成 */
    if (HAL_ADC_PollForConversion(&AdcHandle, 2000) == HAL_OK)
    {
      /* 读取 ADC 值 */
      aADCxConvertedData = HAL_ADC_GetValue(&AdcHandle);

      /* 计算温度：线性插值公式 */
      hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius =
        (int16_t)(Temp_k_105 * aADCxConvertedData - Temp_k_105 * TScal1 + TStem1);

      printf("Temperature: %d\r\n", (int)hADCxConvertedData_Temperature_DegreeCelsius);
    }
    HAL_Delay(1000);  /* 每秒读一次 */
  }
}

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

代码分段讲解

1. 温度校准值

1
2

#define HAL_ADC_TSCAL1  (*(uint32_t *)(0x1fff0f14))
#define HAL_ADC_TSCAL2  (*(uint32_t *)(0x1fff0f18))

PY32F030 出厂时，工厂会在 OTP（一次性可编程存储器）中写入两个校准值：

TSCAL1：30 度时的 ADC 采样值
TSCal2：105 度时的 ADC 采样值

这两个地址是固定的，直接读就行。

2. 温度计算公式

`1`	`温度 = k * (ADC值 - TScal1) + 30`

其中 k = (105 - 30) / (TScal2 - TScal1)

这是线性插值——已知两个点（30 度和 105 度），算出斜率 k，然后根据当前 ADC 值算温度。

3. ADC 配置要点

通道：ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR（内部温度传感器）
采样时间：239.5 周期（内部传感器阻抗高，需要长采样时间）
触发方式：软件触发
转换模式：单次转换

4. 校准

`1`	`HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle);`

必须校准！ 芯片工艺偏差会导致 ADC 偏移，校准可以消除这个偏差。

实验现象

串口每秒打印一行：

1
2
3

Temperature: 28
Temperature: 29
Temperature: 30

室温下一般显示 25~35 度
用手捂住芯片，温度会升高
精度约正负 5 度（内部传感器精度有限）

常见问题

Q: 温度值偏差很大？

检查 Vcc_Power 是否与实际供电电压一致（USB 供电约 3.3V，电池可能不同）
内部传感器精度有限，正负 5 度是正常的
如果需要高精度，用外部传感器（如 DS18B20、SHT30）

Q: 读到的温度是 0 或负数？

检查校准值地址是否正确
检查是否选择了正确的芯片型号（PY32F030x8）

Q: 想读取外部引脚的电压？

把 ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR 换成外部通道（如 ADC_CHANNEL_0）
去掉温度计算公式，直接用 ADC值 * 3.3 / 4095 算电压

小结

概念	说明
内部温度传感器	芯片自带，不需要外部元件
OTP 校准值	出厂写入，30 度和 105 度的 ADC 值
线性插值	用两个已知点推算任意点的温度
ADC 校准	必须做，消除工艺偏差
采样时间	内部传感器阻抗高，需要长采样时间

拓展应用

项目	原理	难度
芯片过热保护	温度超阈值时降低频率或关断	⭐⭐
温度补偿	根据温度修正 ADC/RTC 等外设的偏差	⭐⭐⭐
简易温度计	串口显示 + LCD 显示	⭐⭐
温控风扇	温度高时 PWM 加速风扇	⭐⭐⭐
环境监测	内部温度 + 外部传感器对比	⭐⭐