第十四章 ADC（下篇）

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗W55MH32内置高性能Arm® Cortex-M3核心，其主频最高可达216MHz；配备1024KB FLASH与96KB SRAM，满足存储与数据处理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP协议栈、内置MAC以及PHY，拥有独立的32KB以太网收发缓存，可供8个独立硬件socket使用。如此配置，真正实现了All-in-One解决方案，为开发者提供极大便利。

在封装规格上，W55MH32 提供了两种选择：QFN68和QFN100。

W55MH32Q采用QFN68封装版本，尺寸为8x8mm，它拥有36个GPIO、3个ADC、12通道DMA、17个定时器、2个I2C、3个串口、2个SPI接口（其中1个带I2S接口复用）、1个CAN以及1个USB2.0。在保持与同系列其他版本一致的核心性能基础上，仅减少了部分GPIO以及SDIO接口，其他参数保持一致，性价比优势显著，尤其适合网关模组等对空间布局要求较高的场景。紧凑的尺寸和精简化外设配置，使其能够在有限空间内实现高效的网络连接与数据交互，成为物联网网关、边缘计算节点等紧凑型设备的理想选择。 同系列还有QFN100封装的W55MH32L版本，该版本拥有更丰富的外设资源，适用于需要多接口扩展的复杂工控场景，软件使用方法一致。更多信息和资料请进入http://www.w5500.com/网站或者私信获取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。

为助力开发者快速上手与深入开发，基于W55MH32Q这颗芯片，WIZnet精心打造了配套开发板。开发板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

若您想获取芯片和开发板的更多详细信息，包括产品特性、技术参数以及价格等，欢迎访问官方网页：http://www.w5500.com/，我们期待与您共同探索W55MH32的无限可能。

第十四章 ADC（下篇）

1 例程设计

1.1 ADC_Double例程

这是一个基于 W55MH32 的 ADC（模拟 - 数字转换器）双模式测试例程。它的主要功能是配置串口、ADC 和 DMA，并且通过 ADC1 和 ADC2 同时对模拟信号进行采样，最后把采样结果通过串口打印出来。下面是对这个例程的设计分析：

1.系统初始化

⚪配置系统时钟、延时函数、串口、ADC 和 DMA。

⚪打印系统时钟频率信息。

2.ADC 双模式采样

⚪ADC1 和 ADC2 工作于规则同步模式，同时对通道 0 和通道 1 进行采样。

⚪转换结果通过 DMA 传输到内存缓冲区。

void ADC_Configuration(void)
{
    ADC_InitTypeDef  ADC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_ADC2, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
    ADC_DeInit(ADC1);
    ADC_DeInit(ADC2);

    // 配置为规则同步模式
    ADC_InitStructure.ADC_Mode               = ADC_Mode_RegSimult; 
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode       = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv   = ADC_ExternalTrigConv_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign          = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel       = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    ADC_Init(ADC2, &ADC_InitStructure);

    /* channel configuration */
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);

    /* module enablement */
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC2, ENABLE);

    /* adc calibration */
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_ResetCalibration(ADC2);
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC2));
    ADC_StartCalibration(ADC2);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC2));

    DMA_Configuration();
}

3.数据处理与输出

⚪DMA 传输完成后触发中断，将 ADC 数字值转换为电压值并通过串口打印。

void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
    if (DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1) != RESET)
    {
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1);
        DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);

        // 数据处理与输出
        printf("ADC1 Code Value = %d ,voltage value = %2.4fn", DAM_ADC_Value[0] & 0xFFFF,
               (float)VREF * (DAM_ADC_Value[0] & 0xFFFF) / 4095 / 1000);
        printf("ADC2 Code Value = %d ,voltage value = %2.4fn", (DAM_ADC_Value[0] >> 16) & 0xFFFF,
               (float)VREF * ((DAM_ADC_Value[0] >> 16) & 0xFFFF) / 4095 / 1000);
    }
}

1.2 ADC_Single例程

该例程是一个基于 W55MH32 微控制器的 ADC 单通道采样程序，主要功能是周期性采集模拟输入信号并通过串口输出 ADC 值及其对应的电压。以下是详细的工作流程总结：

1.时钟配置

⚪获取系统各时钟频率（SYSCLK/HCLK/PCLK/ADCCLK），并通过串口打印。

2.UART 配置

⚪初始化 USART1 为 115200 波特率，用于串口输出数据。

3.ADC 配置

⚪使能 ADC1 时钟，配置 PA6 为模拟输入模式。

⚪ADC 工作在独立模式，禁用连续转换，启用扫描模式（单通道时仅触发一次转换）。

⚪执行 ADC 校准以确保精度。

void ADC_Configuration(void)
{
    uint32_t         i;
    ADC_InitTypeDef  ADC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 使能 ADC1 和 GPIOA 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    // 配置 PA6 为模拟输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = ADC_TEST_CHANNEL_PIN; // PA6
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // ADC 时钟配置（PCLK2 的 1/8）
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
    ADC_DeInit(ADC1); // 复位 ADC1

    // ADC 初始化配置
    ADC_InitStructure.ADC_Mode               = ADC_Mode_Independent; // 独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode       = ENABLE;               // 启用扫描模式（单通道时仅转换一次）
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;              // 禁用连续转换，需软件触发
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv   = ADC_ExternalTrigConv_None; // 软件触发
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign          = ADC_DataAlign_Right;  // 右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel       = CONV_CHANNEL_NUM;     // 通道数（1）
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    // 配置 ADC 通道（通道 6，采样时间 239.5 周期）
    for (i = 0; i < CONV_CHANNEL_NUM; i++)
    {
        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_CovChannel[i], i + 1, ADC_SampleTIME[i]);
    }

    // 启动 ADC 转换并使能 ADC
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

    // ADC 校准
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

    // 配置 DMA 传输
    DMA_Configuration();
}

4.DMA 配置

⚪设置 DMA1 通道 1 为循环模式，将 ADC 数据寄存器（ADC1->DR）的数据传输到内存数组DAM_ADC_Value。

⚪使能 DMA 传输完成中断（TC 中断），触发数据处理。

1.3 ADC_VrefintTemper例程

该例程是一个基于 W55MH32 的 ADC 多通道采样程序，主要用于同时采集内部温度传感器和 VREFINT（内部参考电压）的模拟信号，并通过串口输出测量结果。以下是其主要工作流程如下：

1.系统初始化

a.UART 配置：初始化 USART1 为 115200 波特率，用于串口输出。

b.ADC 配置：使能 ADC1 时钟，配置为独立模式，启用扫描模式（多通道依次转换）。

⚪配置通道 16（温度传感器）和通道 17（VREFINT），采样时间 239.5 周期。

⚪校准 ADC 并使能内部温度传感器和 VREFINT。

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; // 启用扫描模式，多通道依次转换
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换，需软件触发
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); // 使能内部温度传感器和VREFINT

c.DMA 配置：设置 DMA1 通道 1 为循环模式，将 ADC 数据寄存器（ADC1->DR）的数据传输到内存数组DAM_ADC_Value。

⚪使能 DMA 传输完成中断（TC 中断）。

2.主循环逻辑

a.每秒调用ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE)触发 ADC 转换。

b.延时 1 秒后重复触发，实现周期性采样。

3.数据处理与输出

void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
    if (DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1) != RESET) // 检查传输完成中断
    {
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1); // 清除中断标志
        DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);

        // 计算温度传感器和VREFINT的电压值（VREF=3.3V，ADC精度12位）
        float tempVoltage = (float)VREF * DAM_ADC_Value[0] / 4095 / 1000; // 温度传感器电压
        float vrefintVoltage = (float)VREF * DAM_ADC_Value[1] / 4095 / 1000; // VREFINT电压

        // 串口输出结果
        printf("Temperature Sensor AD Value: %d, Voltage: %.4f Vt", DAM_ADC_Value[0], tempVoltage);
        printf("VREFINT AD Value: %d, Voltage: %.4f Vn", DAM_ADC_Value[1], vrefintVoltage);
    }
}

a.DMA 中断处理：当 DMA 传输完成时，触发DMA1_Channel1_IRQHandler。

b.电压计算：根据公式电压 = VREF × ADC值 / 4095 / 1000 计算实际电压值（VREF=3.3V）。

c.串口打印：输出温度传感器和 VREFINT 的 ADC 值及电压值。

2 下载验证

2.1 ADC_Double例程

程序运行时，ADC1和ADC2以规则同步模式周期性采样两个模拟通道（PA0和PA1），转换结果通过DMA传输至内存。每次DMA传输完成后触发中断，在中断中计算并通过串口打印ADC1和ADC2的原始数值（12位）及对应的电压值（单位：V），显示间隔由主循环中的1秒延时控制。系统启动时会输出各时钟频率参数，随后每秒更新一次ADC数据。

2.2 ADC_Single例程

程序运行时，系统首先输出各时钟频率参数，随后每秒触发一次ADC1通道6（PA6）的模拟信号采样。ADC转换结果通过DMA自动传输至内存，每次DMA传输完成后触发中断，在中断服务函数中计算并通过串口打印ADC原始值（12位）及对应的电压值（单位：V）。系统以1秒为间隔循环触发采样，实现周期性数据更新，最终在串口终端每秒显示一次ADC数据。

2.3 ADC_VrefintTemper例程

程序运行时，系统首先输出各时钟频率参数，随后每秒触发一次ADC1通道16（内部温度传感器）和通道17（VREFINT）的模拟信号采样。ADC转换结果通过DMA自动传输至内存，每次DMA传输完成后触发中断，在中断服务函数中计算并通过串口打印两个通道的ADC原始值（12位）及对应的电压值（单位：V）。系统以1秒为间隔循环触发采样，实现周期性数据更新，最终在串口终端每秒显示一次内部温度传感器和VREFINT的测量结果。

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审核编辑 黄宇