STM32 ADC的规则组与注入组详解（下）-CSDN博客

STM32的模数转换器（ADC）广泛用于将模拟信号转换为数字信号，并应用于各种传感器数据采集、信号处理等场景。STM32的ADC模块不仅支持常规的采样模式，还提供了灵活的规则组与注入组机制，以应对不同的应用需求。本文将详细介绍规则组与注入组的工作原理、双ADC配合工作的模式以及其他关键概念，如转换时间和校准。

一、规则组与注入组概述

1. 规则组（Regular Group）

规则组（Regular Group）是STM32 ADC最常用的转换组，主要用于常规的多通道采样。规则组可以配置多个ADC通道，并按照配置的顺序依次进行采样。它适合那些需要周期性采样的应用，如传感器数据采集、环境监控等。

规则组的触发方式灵活，支持软件启动和硬件事件触发。它在不要求实时高优先级的应用场景中表现出色，通常通过定时器或外部事件进行触发，从而实现自动化的采样和处理。

2. 注入组（Injected Group）

注入组（Injected Group）是一种特殊的ADC采样模式，其主要特点是具有更高的优先级。当注入组的触发条件满足时，它可以中断规则组的采样过程，立即进行转换。注入组适用于对特定信号的紧急采样需求，例如在工业控制或电机监控中，某些实时信号需要优先处理。

注入组与规则组独立工作，其数据存储在单独的注入数据寄存器中，避免与规则组数据混淆。

二、规则组的四种转换模式

STM32的规则组提供了四种不同的转换模式，以适应不同的采样需求：

1. 单次转换模式（Single Conversion Mode）

在单次转换模式下，ADC仅执行一次转换。当转换完成后，ADC停止工作，直到再次被启动。这种模式通常用于需要间歇性采样的场合，如通过用户操作或其他外部事件启动的采样。

2. 连续转换模式（Continuous Conversion Mode）

连续转换模式适合需要持续采集信号的场景。在该模式下，ADC在每次转换完成后立即开始下一次转换，直到手动停止。这种模式广泛应用于实时数据采集系统，如环境监控中的温度、湿度等传感器。

3. 扫描转换模式（Scan Conversion Mode）

扫描模式允许ADC依次对规则组中配置的多个通道进行采样。每个通道按照设定的顺序进行转换，直到所有通道都完成采样。扫描模式非常适合处理多个传感器数据的场合，尤其是在多路模拟信号同时需要监测的应用中。

4. 间歇转换模式（Discontinuous Conversion Mode）

间歇转换模式与扫描模式类似，但不同之处在于，它可以将采样过程分段进行。在每次触发时，ADC仅对一部分通道进行采样，而不是一次性完成所有通道的转换。这种模式适用于在某些资源受限的系统中，逐步处理多个模拟信号的场景。

三、转换时间与影响因素

ADC的转换时间是指从启动采样到获得数字结果所需的时间。转换时间对于确定系统能否及时响应非常重要，尤其是在实时应用中。STM32的ADC转换时间由以下几个因素决定：

1. 采样时间

采样时间是ADC采集输入信号的时长，通常根据信号源阻抗来选择。高阻抗信号源需要较长的采样时间，以确保信号足够稳定。STM32的ADC模块允许开发者根据不同的输入信号选择适当的采样时间，以确保采样精度。

2. 分辨率

ADC的分辨率决定了数字输出的精细度，STM32的ADC支持6位、8位、10位和12位的分辨率。分辨率越高，转换时间越长，因为高分辨率需要更多的逐次逼近步骤。

3. ADC时钟

ADC时钟频率直接影响转换速度。时钟频率越高，转换时间越短，但需要在速度和精度之间权衡选择，特别是在高分辨率模式下。

四、注入组的特点与优先级

注入组的工作模式与规则组类似，但它具有更高的优先级，能够中断规则组的转换过程并立即进行采样。它的优先级机制使其特别适用于那些对响应时间有严格要求的场景，比如关键的传感器数据采集或故障检测。

注入组的触发方式通常是硬件触发，例如定时器、外部引脚事件等。由于注入组采样后，规则组的转换会自动恢复，因此它不会影响规则组的整体转换流程。

注入组的数据存储在单独的寄存器中，避免了与规则组数据的混淆。每次采样完成后，开发者可以通过特定的函数或寄存器读取注入组的转换结果，并根据实际需要进行处理。

五、双ADC配合工作

在STM32某些型号中，提供了多个ADC模块（如ADC1和ADC2），允许两个ADC并行工作。双ADC的配合工作可以显著提升数据采集效率，特别是在需要同时采集多个信号源的应用中。

双ADC可以通过以下几种方式配合工作：

1. 同步模式

在同步模式下，两个ADC同时采集不同的通道数据。比如，ADC1负责采集奇数通道的数据，ADC2负责采集偶数通道的数据。这种模式下，采集速度可以翻倍，适合需要高速采集多个信号的场景。

2. 交替模式

在交替模式下，两个ADC以交替的方式进行转换。一个ADC完成转换后，另一个ADC立即开始采样。这种模式在一些实时性要求较高的应用中非常有用，能够最大化利用两个ADC的处理能力。

双ADC的配合使得STM32能够在复杂的采集任务中表现出色，适合工业控制、医疗设备等需要高采样率的场合。

六、ADC校准

ADC校准是为了提高转换精度而进行的一项操作。由于制造工艺的差异，每个ADC模块在生产过程中可能会引入一些偏差。通过校准，可以减小这些偏差，提高采样结果的准确性。

STM32的ADC模块提供了内置的校准功能，开发者可以通过硬件或软件启动校准过程。校准后，ADC会根据实际测量到的偏差进行自动调整，从而提高采样精度。

结论（上篇）

在本篇文章中，我们详细探讨了STM32中ADC的规则组与注入组工作原理，四种规则组的转换模式，以及转换时间、双ADC配合工作和校准的内容。这些机制赋予STM32 ADC极大的灵活性和可配置性，适用于多种应用场景。从单次采样到多通道高速采集，STM32 ADC可以满足多样化的需求。

在下一篇文章中，我们将更深入地探讨STM32 ADC的实际应用场景和优化技巧，包括如何结合规则组与注入组实现复杂的数据采集任务，以及一些常见的设计注意事项。在项目中，您是否曾遇到过规则组与注入组的优先级问题？如何有效利用双ADC配合工作提升采样效率？欢迎分享您的经验与想法。