開發環境：

MDK：Keil 5.30

開發板：GD32F207I-EVAL

MCU：GD32F207IK

1 ADC工作原理

GD32F2系列有 3 個逐次逼近型的ADC，精度為 12 位，有18個多路復用通道，可以轉換來自16個外部通道和2個內部通道的模擬信號。其中ADC0 和 ADC1都有 16 個外部通道， ADC2 根據 CPU 引腳的不同通道數也不同，一般都有8 個外部通道。各通道的A/D轉換可以__單次、連續、掃描或間斷模式__執行。ADC的結果可以__左對齊或右對齊方式__存儲在16位數據寄存器中。模擬看門狗特性允許應用程序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的高/低閥值。ADC 的輸入時鐘不得超過28MHz，它是由PCLK2經分頻產生。

1.1 ADC架構

ADC架構如下圖所示。

1.電壓輸入范圍

ADC 輸入范圍為：VREFN ≤ VIN ≤ VREFP。由VREFN、VREFP、VDDA、VSSA這四個外部引腳決定。

我們在設計原理圖的時候一般把 VSSA 和 VREFN接地，把VREFP和 VDDA 接 3V3，得到ADC 的輸入電壓范圍為： 0~3.3V。在 64 腳以下的 CPU 中，沒有VREFN和 VREFP這兩個引腳，

ADC 電壓輸入范圍直接由 VDDA和 VSSA決定。如果我們想讓輸入的電壓范圍變寬，去到可以測試負電壓或者更高的正電壓，我們可以在外部加一個電壓調理電路，把需要轉換的電壓抬升或者降壓到 0~3.3V，這樣 ADC 就可以測量。

【注】VDDA和VSSA必須分別連接到VDD和VSS。

2.輸入通道

我們確定好ADC輸入電壓之后，那么電壓怎么輸入到 ADC？這里我們引入通道的概念，GD32 的ADC多達18個通道，其中外部的16個通道就是框圖中的 ADCx_IN0、ADCx_IN1...ADCx_IN5。這16個通道對應著不同的 IO 口，具體是哪一個 IO 口可以從手冊查詢到。其中 ADC0/1/2還有內部通道： ADC0 的通道 16 連接到了芯片內部的溫度傳感器， Vrefint 連接到了通道 17。 ADC1 的模擬通道 16 和 17 連接到了內部的 VSS。ADC2 的模擬通道 9、 14、 15、 16 和 17 連接到了內部的 VSS。

外部的 16 個通道在轉換的時候又分為規則通道和注入通道，其中規則通道最多有 16路，注入通道最多有 4 路。那這兩個通道有什么區別？在什么時候使用？

規則通道

規則通道：規則通道就是很規矩的意思，我們平時一般使用的就是這個通道，或者應該說我們用到的都是這個通道，沒有什么特別要注意的可講。

注入通道

注入，可以理解為插入，插隊的意思，是一種不安分的通道。它是一種在規則通道轉換的時候強行插入要轉換的一種。如果在規則通道轉換過程中，有注入通道插隊，那么就要先轉換完注入通道，等注入通道轉換完成后，再回到規則通道的轉換流程。這點跟中斷程序很像，都是不安分的主。所以，注入通道只有在規則通道存在時才會出現。

3.轉換順序

ADC支持18個多路通道，可以把轉換組織成兩組：一個規則組通道和一個注入組通道。

規則組，可以按照特定的序列組織成多達16個轉換的序列。ADC_RSQ0~ADC_RSQ2寄存器規定了規則組的通道選擇。ADC_RSQ0寄存器的RL[3:0]位規定了整個規則組轉換序列的長度。

注入組，可以按照特定的序列組織成多達4個轉換的序列。ADC_ISQ寄存器規定了注入組的通道選擇。ADC_ISQ寄存器的IL[1:0]位規定了整個注入組轉換序列的長度。

4.觸發源

通道選好了，轉換的順序也設置好了，那接下來就該開始轉換了。 ADC 轉換可以由ADC_CTL1的 ADON 這個位來控制，寫 1 的時候開始轉換，寫 0 的時候停止轉換，這個是最簡單也是最好理解的開啟 ADC 轉換的控制方式，理解起來沒啥技術含量。

除了這種庶民式的控制方法， ADC 還支持觸發轉換，這個觸發包括內部定時器觸發和外部 IO 觸發。觸發源有很多，具體選擇哪一種觸發源，由 ADC_CTL1的ETSRC[2：0]和ETSIC[2：0]位來控制。ETSRC[2：0]用于選擇規則通道的觸發源，ETSIC[2：0]用于選擇注入通道的觸發源。選定好觸發源之后，觸發源是否要激活，則由ADC_CTL1的 ETERC和 ETEIC這兩位來激活。

5.數據寄存器

一切準備就緒后，ADC 轉換后的數據根據轉換組的不同，規則組的數據放在ADC_RDATA寄存器，注入組的數據放在ADC_IDATAx。

6.中斷

轉換結束中斷

數據轉換結束后，可以產生中斷，中斷分為三種：規則通道轉換結束中斷，注入轉換通道轉換結束中斷，模擬看門狗中斷。其中轉換結束中斷很好理解，跟我們平時接觸的中斷一樣，有相應的中斷標志位和中斷使能位，我們還可以根據中斷類型寫相應配套的中斷服務程序。

模擬看門狗中斷

當被 ADC 轉換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值時，就會產生中斷，前提是我們開啟了模擬看門狗中斷，其中低閾值和高閾值由 ADC_WDHT 和 ADC_WDLT置。例如我們設置高閾值是 2.5V，那么模擬電壓超過 2.5V 的時候，就會產生模擬看門狗中斷，反之低閾值也一樣。

DMA 請求

DMA 請求可以通過設置 ADC_CTL1 寄存器的 DMA 位來使能，它用于傳輸規則組多個通道的轉換結果。 ADC 在規則組一個通道轉換結束后產生一個 DMA 請求， DMA 接受到請求后可以將轉換的數據從 ADC_RDATA 寄存器傳輸到用戶指定的目的地址。

注意： 只有 ADC0 和 ADC2 有 DMA 功能， ADC1 轉換的數據可以在 ADC 同步模式下傳輸。

7.轉換時間

ADC 時鐘

ADC 輸入時鐘 ADCCLK由 PCLK2 經過分頻產生，最大是28M，分頻因子由 RCC 時鐘配置寄存器RCU_CFG0的位 15:14 ADCPSC[1:0]設置，可以是 2/4/6/8/12/16 分頻，注意這里沒有 1 分頻。一般我們設置 PCLK2=HCLK=120M。

采樣時間

ADC 使用若干個 ADCCLK 周期對輸入的電壓進行采樣，采樣的周期數可通過 ADC采樣時間寄存器ADC_SAMPT0 和 ADC_SAMPT1中的 SMP[2:0]位設置，ADC_SAMPT1控制的是通道 09， ADC_SAMPT0 控制的是通道 1017。每個通道可以分別用不同的時間采樣。其中采樣周期最小是 1.5 個，即如果我們要達到最快的采樣，那么應該設置采樣周期為 1.5個周期，這里說的周期就是 1/ADCCLK。

ADC 的轉換時間跟 ADC 的輸入時鐘和采樣時間有關，公式為：

Tconv = 采樣時間 +12.5 個周期。

例如，當 ADCLK = 14MHz，采樣時間設置為 1.5 周期（最快），那么總的轉換時間:

Tconv = 1.5 周期 + 12.5 周期 = 14 周期 = 1us。

8.電壓轉換

模擬電壓經過 ADC 轉換后，是一個 12 位的數字值，如果通過串口以 16 進制打印出來的話，可讀性比較差，那么有時候我們就需要把數字電壓轉換成模擬電壓，也可以跟實際的模擬電壓（用萬用表測）對比，看看轉換是否準確。

我們一般在設計原理圖的時候會把ADC 的輸入電壓范圍設定在： 0~3.3v，因為 ADC是 12 位的，那么 12 位滿量程對應的就是3.3V，12 位滿量程對應的數字值是： 2^12。數值0 對應的就是 0V。如果轉換后的數值為X， X對應的模擬電壓為 Y，那么會有這么一個等式成立： 2^12 / 3.3 = X / Y， => Y = (3.3 * X ) / 2^12。

1.2 ADC通道選擇

GD32 將 ADC 的轉換分為 2 個通道組： 規則通道組和注入通道組 。

規則通道相當于你正常運行的程序，而注入通道呢，就相當于中斷。在你程序正常執行的時候，中斷是可以打斷你的執行的。同這個類似，注入通道的轉換可以打斷規則通道的轉換， 在注入通道被轉換完成之后，規則通道才得以繼續轉換。

上面的例子因為速度較慢，不能完全體現這樣區分(規則通道組和注入通道組)的好處，但在工業應用領域中有很多檢測和監視探頭需要較快地處理，這樣對 AD 轉換的分組將簡化事件處理的程序并提高事件處理的速度。

GD32 其 ADC 的規則通道組最多包含 16 個轉換，而注入通道組最多包含 4 個通道。關于這兩個通道組的詳細介紹，請參考《GD32參考手冊》，我們這里就不在一一列舉了。

溫度傳感器和通道ADC0_IN16相連接，內部參照電壓VREFINT和ADC0_IN17相連接。可以按注入或規則通道對這兩個內部通道進行轉換。

【注意】溫度傳感器和VREFINT只能出現在主ADC0 中。

1.3 ADC轉換模式

• 單次轉換模式

該模式能夠運行在規則組和注入組。單次轉換模式下， ADC_RSQ2寄存器的RSQ0[4:0]位或者ADC_ISQ寄存器的ISQ3[4:0]位規定了ADC的轉換通道。當ADCON位被置1，一旦相應軟件觸發或者外部觸發發生， ADC就會采樣和轉換一個通道。

規則通道單次轉換結束后，轉換數據將被存放于ADC_RDATA寄存器中， EOC將會置1。如果EOCIE位被置1，將產生一個中斷。

注入通道單次轉換結束后，轉換數據將被存放于ADC_IDATA0寄存器中， EOC和EOIC位將會置1。如果EOCIE或EOICIE位被置1，將產生一個中斷。

• 連續轉換模式

在該模式可以運行在規則組通道上。對ADC_CTL1寄存器的CTN位置1可以使能連續轉換模式。在此模式下， ADC執行由RSQ0[4:0]規定的轉換通道。當ADCON位被置1，一旦相應軟件觸發或者外部觸發產生， ADC就會采樣和轉換規定的通道。轉換數據保存在ADC_RDATA寄存器中。

• 掃描模式

掃描轉換模式可以通過將ADC_CTL0寄存器的SM位置1來使能。在此模式下， ADC掃描轉換所有被ADC_RSQ0~ADC_RSQ2寄存器或ADC_ISQ寄存器選中的所有通道。一旦ADCON位被置1，當相應軟件觸發或者外部觸發產生， ADC就會一個接一個的采樣和轉換規則組或注入組通道。轉換數據存儲在ADC_RDATA或ADC_IDATAx寄存器中。規則組或注入組轉換結束后，EOC或者EOIC位將被置1。如果EOCIE或EOICIE位被置1，將產生中斷。當規則組通道工作在掃描模式下時， ADC_CTL1寄存器的DMA位必須設置為1。

如果ADC_CTL1寄存器的CTN位也被置1，則在規則通道轉換完之后，這個轉換自動重新開始。

• 間斷模式

規則組

對于規則組， ADC_CTL0 寄存器的 DISRC 位置 1 使能間斷轉換模式。該模式下可以執行一次n 個通道的短序列轉換(n<=8)，此轉換是 ADC_RSQ0RSQ2 寄存器所選擇的轉換序列的一部分。數值 n 由 ADC_CTL0 寄存器的 DISCNUM[2:0]位給出。當相應的軟件觸發或外部觸發發生， ADC 就會采樣和轉換在 ADC_RSQ0RSQ2 寄存器所選擇通道中接下來的 n 個通道，直到規則序列中所有的通道轉換完成。每個規則組轉換周期結束后， EOC位將被置1。如果EOCIE位被置 1 將產生一個中斷。

舉例： n=3，被轉換的通道 = 0 、1、2、3、6、7、9、10

第一次觸發：轉換的序列為 0 、1、2

第二次觸發：轉換的序列為 3 、6、7

第三次觸發：轉換的序列為 9 、10，并產生EOC事件

第四次觸發：轉換的序列 0 、1、2

注意：

1.當以間斷模式轉換一個規則組時，轉換序列結束后不自動從頭開始。

2.當所有子組被轉換完成，下一次觸發啟動第一個子組的轉換。在上面的例子中，第四次觸發重新轉換第一子組的通道 0 、1和2。

__注入組 __

對于注入組，ADC_CTL0 寄存器的 DISIC 位置 1 使能間斷轉換模式。該模式下可以執行ADC_ISQ 寄存器所選擇的轉換序列的一個通道進行轉換。當相應的軟件觸發或外部觸發發生，ADC 就會采樣和轉換 ADC_ISQ 寄存器中所選擇通道的下一個通道，直到注入組序列中所有通道轉換完成。每個注入組通道轉換周期結束后， EOIC 位將被置 1。如果 EOICIE 位被置 1 將產生一個中斷。

例子： n=1，被轉換的通道 = 1 、2、3

第一次觸發：通道1被轉換

第二次觸發：通道2被轉換

第三次觸發：通道3被轉換，并且產生EOC和JEOC事件

第四次觸發：通道1被轉換

【注意】

1.當完成所有注入通道轉換，下個觸發啟動第1個注入通道的轉換。在上述例子中，第四個觸發重新轉換第1個注入通道1。

2.不能同時使用自動注入和間斷模式。

3.必須避免同時為規則和注入組設置間斷模式。間斷模式只能作用于一組轉換。

規則組和注入組不能同時工作在間斷模式，同一時刻只能有一組被設置成間斷模式

2 ADC寄存器描述

我們介紹一下我們執行規則通道的單次轉換，需要用到的 ADC 寄存器。第一個要介紹的是 ADC 控制寄存器（ADC_CTL0和 ADC_CTL1）。ADC_CTL0的各位描述如下圖所示。

這里我們不再詳細介紹每個位，而是抽出幾個我們本章要用到的位進行針對性的介紹，詳細的說明及介紹，請參考《GD32 參考手冊》。

ADC_CTL0的 SM位，該位用于設置掃描模式，由軟件設置和清除，如果設置為 1，則使用掃描模式，如果為 0，則關閉掃描模式。在掃描模式下，由ADC_RSQx或ADC_ISQ寄存器選中的通道被轉換。如果設置了 EOCIE 或 EOICIE，只在最后一個通道轉換完畢后才會產生 EOC 或 EOIC中斷。

ADC_CTL0 [19: 16]用于設置 ADC 的操作模式，詳細的對應關系如下圖所示。

本章我們要使用的是獨立模式，所以設置這幾位為 0 就可以了。接著我們介紹 ADC_CTL1，該寄存器的各位描述如下圖所示。

該寄存器我們也只針對性的介紹一些位： ADCON 位用于開關 AD 轉換器。而 CTN位用于設置是否進行連續轉換，我們使用單次轉換，所以 CTN位必須為 0。 CLB和 RSTCLB用于ADC 校準。

ADC_CTL1寄存器中的DAL位選擇轉換后數據儲存的對齊方式。數據可以左對齊或右對齊，如下圖所示。

注入組通道轉換的數據值已經減去了在 ADC_IOFFx 寄存器中定義的偏移量，因此結果可能是一個負值。符號值是一個擴展值。對于規則組通道，不需減去偏移值，因此只有12個位有效。

ETSRC [2: 0]用于選擇啟動規則轉換組轉換的外部事件，詳細的設置關系如下圖所示。

我們這里使用的是軟件觸發，所以設置這 3 個位為 111。 ADC_CTL1的SWRCST位用于開始規則通道的轉換，我們每次轉換（單次轉換模式下）都需要向該位寫 1。TSVREN為用于使能溫度傳感器和 Vrefint。GD32內部的溫度傳感器我們將在后文介紹。

第二個要介紹的是 ADC 采樣事件寄存器（ADC_SAMPT0和 ADC_SAMPT1），這兩個寄存器用于設置通道 0~17 的采樣時間，每個通道占用 3 個位。 ADC_SAMPT0的各位描述如下圖。

ADC_SAMPT1和ADC_SAMPT0差不多，只是該寄存器用于配置通道0 ~ 通道9。

對于每個要轉換的通道，采樣時間建議盡量長一點，以獲得較高的準確度，但是這樣會降低 ADC 的轉換速率。ADC的轉換時間可以由以下公式計算：

Tcovn=采樣時間+12.5 個周期

其中： Tcovn 為總轉換時間，采樣時間是根據每個通道的SPT 位的設置來決定的。例如，當 ADCCLK=14Mhz 的時候，并設置 1.5 個周期的采樣時間，則得到： Tcovn=1.5+12.5=14 個周期=1us。

常見的周期有：1.5周期、7.5周期、13.5周期、28.5周期、41.5周期、55.5周期、71.5周期、239.5周期。

第三個要介紹的是 ADC 規則序列寄存器（ADC_RSQ0~2） ,該寄存器總共有 3 個，這幾個寄存器的功能都差不多，這里我們僅介紹一下ADC_RSQ0，該寄存器的各位描述如下圖所示。

RL[3：0]用于存儲規則序列的長度，我們這里只用了 1 個，所以設置這幾個位的值為 0。其他的 RSQ12~ 15則存儲了規則序列中第 12~ 15 個通道的編號（0~17）。另外兩個規則序列寄存器同 ADC_RSQ0大同小異，我們這里就不再介紹了，要說明一點的是：我們選擇的是單次轉換，所以只有一個通道在規則序列里面，這個序列就是 RSQ0，通過 ADC_RSQ2的最低 5 位（也就是 RSQ0）設置。

第四個要介紹的是 ADC 規則數據寄存器(ADC_RDATA)。規則序列中的 ADC 轉化結果都將被存在這個寄存器里面，而注入通道的轉換結果被保存在ADC_IOFFx 里面。ADC_RDATA的各位描述如下圖。

這里要提醒一點的是，該寄存器的數據可以通過ADC_CTL1的DAL位設置左對齊還是右對齊。在讀取數據的時候要注意。

最后一個要介紹的 ADC 寄存器為 ADC 狀態寄存器（ADC_STAT），該寄存器保存了 ADC 轉換時的各種狀態。該寄存器的各位描述如下圖。

這里我們要用到的是 EOC 位，我們通過判斷該位來決定是否此次規則通道的 ADC 轉換已經完成，如果完成我們就從 ADC_RDATA 中讀取轉換結果，否則等待轉換完成。

3 ADC具體代碼實現

接下來筆者將通過三種方式實現ADC單通道電壓數據采集，先看看筆者使用的開發板的硬件電路，其中PC3外接了一個滑動電阻。

3.1 ADC單通道電壓采集查詢方式實現

ADC參數設置的詳細步驟：

1）開啟 PC 口時鐘和 ADC0 時鐘，設置 PC3為模擬輸入。

GD32F207的ADC 通道 13在 PC3上，所以，我們先要使能 PC 的時鐘和 ADC0時鐘，然后設置PC0為模擬輸入。 使能 GPIOC 和 ADC 時鐘，設置 PC3的輸入方式。

2）復位 ADC0，同時設置 ADC0分頻因子。

開啟 ADC0 時鐘之后，我們要復位 ADC0， 將 ADC1 的全部寄存器重設為缺省值之后我們就可以通過RCU_CFG0設置 ADC的分頻因子。分頻因子要確保 ADC的時鐘（ADCCLK）不要超過 28Mhz。這個我們設置分頻因子位 8， 時鐘為 120/8=15MHz,庫函數的實現方法是:

void rcu_adc_clock_config(uint32_t adc_psc)；

輸入參數范圍：

/* ADC prescaler selection */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV2           ((uint32_t)0x00000000U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/2 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV4           ((uint32_t)0x00000001U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/4 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV6           ((uint32_t)0x00000002U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/6 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV8           ((uint32_t)0x00000003U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/8 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV12          ((uint32_t)0x00000005U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/12 */
#define RCU_CKADC_CKAPB2_DIV16          ((uint32_t)0x00000007U)             /*!< ADC prescaler select CK_APB2/16 */

GD32F2的ADC最大的轉換速率為2Mhz,也就是轉換時間為0.5us(在ADCCLK=28M,采樣周期為1.5個ADC時鐘下得到)，不要讓ADC的時鐘超過28M，否則將導致結果準確度下降。

3） 初始化 ADC0參數，設置 ADC0 的工作模式以及規則序列的相關信息。

在設置完分頻因子之后，我們就可以開始 ADC0的模式配置了，設置單次轉換模式、觸發方式選擇、數據對齊方式等都在這一步實現。 同時，我們還要設置 ADC0規則序列的相關信息，我們這里只有一個通道，并且是單次轉換的，所以設置規則序列中通道數為 1。

/* ADC mode config */
adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);

/* ADC data alignment config */
adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

/* ADC channel length config */
adc_channel_length_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, 1);

/* ADC regular channel config */
adc_regular_channel_config(ADC0, 0, ADC_CHANNEL_13, ADC_SAMPLETIME_1POINT5);

/* ADC trigger config */
adc_external_trigger_source_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE);

/* ADC external trigger enable */
adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);

adc_mode_config()用來設置ADC模式，這里只使用一個ADC，因此設置為獨立模式。

adc_data_alignment_config()用來設置 ADC 數據對齊方式是左對齊還是右對齊，這里我們選擇右對齊方式。

adc_channel_length_config()用來設置規則序列的長度，這里我們是單次轉換，所以值為 1 即可。

adc_regular_channel_config()用來設置ADC通道轉換順序，這里設置采樣時間為1.5個時鐘周期。

adc_special_function_config()函數用來設置是否開啟連續轉換模式，因為是單次轉換模式，所以我們選擇不開啟連續轉換模式，DISABLE 即可。

adc_external_trigger_source_config()用來設置啟動規則轉換組轉換的外部事件，這里我們選擇軟件觸發，選擇值為ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE即可。

adc_external_trigger_config()用于使能外部觸發。

4）使能 ADC 并校準。

在設置完了以上信息后， 我們就使能 ADC 轉換器，執行復位校準和 ADC校準，注意這兩步是必須的！不校準將導致結果很不準確。

使能指定的 ADC 的方法是：

adc_enable(ADC0);

執行 ADC 校準的方法是：

adc_calibration_enable(ADC0);

ADC有一個內置自校準模式。校準可大幅減小因內部電容器組的變化而造成的準精度誤差。在校準期間，在每個電容器上都會計算出一個誤差修正碼(數字值)，這個碼用于消除在隨后的轉換中每個電容器上產生的誤差。

通過設置ADC_CTL1寄存器的CLB位啟動校準。一旦校準結束，CLB位被硬件復位，可以開始正常轉換。建議在上電時執行一次ADC校準。

【注意】

1.建議在每次上電后執行一次校準。

2.啟動校準前，ADC必須處于關電狀態(ADON=’0’)超過至少兩個ADC時鐘周期。

5）讀取 ADC 值。

在上面的校準完成之后， ADC 就算準備好了。接下來啟動 ADC 轉換。在轉換結束后，讀取 ADC 轉換結果值就是了。

軟件開啟 ADC 轉換的方法是：

adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

開啟轉換之后，就可以獲取轉換 ADC 轉換結果數據， 方法是：

adc_regular_data_read(ADC0);//ADC轉換結果

同時在 AD 轉換中，我們還要根據狀態寄存器的標志位來獲取 AD 轉換的各個狀態信息。 庫函數獲取 AD 轉換的狀態信息的函數是：

FlagStatus adc_flag_get(uint32_t adc_periph, uint32_t adc_flag)

比如我們要判斷 ADC的轉換是否結束，方法是：

while(!adc_flag_get(ADC0,ADC_FLAG_EOC));//檢查轉換標志

接下來看看ADC完整的配置。

/*
    brief      Configure the ADC peripheral
    param[in]  adc_typedef_enum adc_id
    param[out] none
    retval     none
*/
void adc_init(adc_typedef_enum adc_id)
{
    /* enable GPIOC clock */
    rcu_periph_clock_enable(ADC_GPIO_CLK[adc_id]);

    /* enable ADC0 clock */
    rcu_periph_clock_enable(ADC_CLK[adc_id]);

    /* config ADC clock */
    rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV8);

    /* config the GPIO as analog mode */
    gpio_init(ADC_GPIO_PORT[adc_id], GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, ADC_GPIO_PIN[adc_id]);

    /* ADC mode config */
    adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);
	
    /* ADC continuous mode function disable */
    adc_special_function_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_CONTINUOUS_MODE, DISABLE);

    /* ADC data alignment config */
    adc_data_alignment_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    /* ADC channel length config */
    adc_channel_length_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_REGULAR_CHANNEL, 1);

    /* ADC regular channel config */
    adc_regular_channel_config(ADC_PERIPH[adc_id], 0, ADC_CHANNEL[adc_id], ADC_SAMPLETIME_1POINT5);

    /* ADC trigger config */
    adc_external_trigger_source_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE);

    /* ADC external trigger enable */
    adc_external_trigger_config(ADC_PERIPH[adc_id], ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);

    /* enable ADC interface */
    adc_enable(ADC_PERIPH[adc_id]);
    delay_ms(1);

    /* ADC calibration and reset calibration */
    adc_calibration_enable(ADC_PERIPH[adc_id]);
}

主函數如下所示。

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    float adc_convertedValueLocal;   
    uint32_t adc_convertedValue;

    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    //adc init
    adc_init(A0);

    while(1)
    {
        adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

        while(!adc_flag_get(ADC0,ADC_FLAG_EOC));//檢查轉換標志
        adc_flag_clear(ADC0, ADC_FLAG_EOC); // 清除結束標志
			
        adc_convertedValue=adc_regular_data_read(ADC0);//ADC轉換結果

        adc_convertedValueLocal =(float) adc_convertedValue/4096*3.3; // 讀取轉換的AD值
        printf("The current AD value = 0x%04X \\r\\n", adc_convertedValue); 
        printf("The current AD value = %f V \\r\\n\\r\\n",adc_convertedValueLocal); //實際電壓值

        delay_ms(1000);
    }
}

如果想開啟連續轉換，只需將ADC_CONTINUOUS_MODE配置為ENABLE即可。

adc_special_function_config(ADC0, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);

然后只需打開啟動一次ADC轉換。

adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

最后看看ADC采樣時間的計算。

ADCCLK(ADC的時鐘頻率 ) = 120MHZ(系統時鐘頻率) / 8 (ADC分頻因子) = 15MHZ。

一個ADC周期占用的時間 = 1 / 時鐘頻率 = 1 / 15MHz = 0.066666 uS

一次采樣總的時間 = 采樣時間 + 12.5個周期 = 1.5周期 + 12.5周期 = 14 * 0.066666 = 0.933333 us

3.2 ADC單通道電壓采集中斷方式實現

中斷方式和查詢方式不同的地方在于需要開啟ADC中斷服務，配置中斷優先級和中斷服務函數。筆者接下來之講與查詢方式不同的地方。

1.需要在ADC配置函數中開啟ADC中斷

adc_interrupt_enable(ADC0, ADC_INT_EOC);

2. NVIC配置

因為我們是在轉換完成后利用中斷，在中斷函數中讀取數據，所以要首先配置中斷函數的優先級。

nvic_irq_enable(ADC0_1_IRQn, 0, 0);

3.中斷服務函數

在中斷函數中進行讀取數據，將數據存放在變量adc_convertedValue中。需要注意的是，此處使用關鍵字extern聲明，代表變量adc_convertedValue已經在其他文件中定義。

/*!
    \\brief      this function handles ADC0 and ADC1 interrupt
    \\param[in]  none
    \\param[out] none
    \\retval     none
*/
void ADC0_1_IRQHandler(void)
{
    if(adc_interrupt_flag_get(ADC0, ADC_INT_FLAG_EOC))
    {
        adc_interrupt_flag_clear(ADC0, ADC_INT_FLAG_EOC);  // 清除ADC規則組轉換結束中斷標志
        adc_convertedValue = adc_regular_data_read(ADC0);   // 讀取ADC數據
    }
}

4.主函數

主函數負責接收轉換的值，并將其轉換為電壓值，然后通過串口打印出來，便于查看ADC轉換值。

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    float adc_convertedValueLocal;   


    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    //adc init
    adc_init(A0, 1, 0);

    adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);

    while(1)
    {
        adc_convertedValueLocal =(float) adc_convertedValue/4096*3.3; // 讀取轉換的AD值
        printf("The current AD value = 0x%04X \\r\\n", adc_convertedValue); 
        printf("The current AD value = %f V \\r\\n\\r\\n",adc_convertedValueLocal); //實際電壓值
    
        delay_ms(1000);
    }
}

我們還可以通過定時器方式來實現，關于定時器參看前面的章節。如果開啟定時器1，定時時間為1s，則可將以下函數的內容替換main()函數的循環體的內容。這樣可空出主循環干其他事情了。

3.3 ADC單通道電壓采集DMA方式實現

DMA方式實現的代碼結構和查詢方式差不多，主要新增DMA配置不同。

/*
    brief      configure the DMA peripheral
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
void dma_config(void)
{
    /* ADC_DMA_channel configuration */
    dma_parameter_struct dma_data_parameter;

    /* enable DMA clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);

    /* ADC_DMA_channel deinit */
    dma_deinit(DMA0, DMA_CH0);

    /* initialize DMA single data mode */
    dma_data_parameter.periph_addr  = (uint32_t)(&ADC_RDATA(ADC0));
    dma_data_parameter.periph_inc   = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
    dma_data_parameter.memory_addr  = (uint32_t)(&adc_convertedValue);
    dma_data_parameter.memory_inc   = DMA_MEMORY_INCREASE_DISABLE;
    dma_data_parameter.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_32BIT;
    dma_data_parameter.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_32BIT;
    dma_data_parameter.direction    = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;
    dma_data_parameter.number       = 1;
    dma_data_parameter.priority     = DMA_PRIORITY_HIGH;
    dma_init(DMA0, DMA_CH0, &dma_data_parameter);

    dma_circulation_enable(DMA0, DMA_CH0);

    /* enable DMA channel */
    dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH0);
}

然后使能ADC的DMA。

adc_dma_mode_enable(ADC0);

代碼的注釋已經很詳細了，我不再贅述了。

這里還需要說明一下 ADC 的參考電壓，我的開發板使用的是 GD32F207，

該芯片有外部參考電壓： Vref-和 Vref+，其中 Vref-必須和 VSSA 連接在一起， 而 Vref+的輸入范圍為： 2.4~VDDA。需要設置 Vref-和 Vref+設置參考電壓，默認的我們是通過跳線帽將 Vref-接到 GND， Vref+接到 VDDA，參考電壓就是 3.3V。如果大家想自己設置其他參考電壓，將你的參考電壓接在 Vref-和 Vref+上就 OK 了。本章我們的參考電壓設置的是 3.3V。一般的開發板已經設置好了，不在需要單獨去設置。

通過以上幾個步驟的設置，我們就能正常的使用 GD32 的 ADC0來執行 AD 轉換操作了。

4 實驗現象

將程序編譯好后下載到板子中，打開串口助手可以看到如下現象，當然了，普通方式、中斷方式和DMA方式都是一樣的現象。