Convertitore A/D (blocking mode)

La risoluzione dell'ADC può essere definita come la più piccola tensione di ingresso sul pin analogico che un ADC può identificare.

I valori di uscita digitale massimo e minimo dell'ADC dipendono dal numero di bit dell'ADC.

Ad esempio, per un ADC a 8 bit, il valore dell'uscita digitale sarà compreso tra 0-255, per un ADC a 10 bit, il valore dell'uscita digitale sarà compreso tra 0-1023 e per un ADC a 12 bit, il valore dell'uscita digitale sarà compreso tra 0 e 4095.

La risoluzione ADC può essere definita come:

Risoluzione = (tensione di esercizio dell'ADC) / 2 ^ (numero di bit dell'ADC)

Ad esempio, la tensione operativa del microcontrollore della serie STM32L4 è 3,3 V e se configuriamo l'ADC in modalità 12 bit:

Risoluzione = 3,3 V / 2 ^ 12 = 3,3 / 4096 = 0,8 mV

Pertanto, per ogni 0,8 mV sull'ingresso ADC, il valore digitale aumenterà e se applichiamo 3,3 V al pin di ingresso dell'ADC, il valore dell'uscita digitale dell'ADC sarà 4095. Allo stesso modo, se abbiamo misurato un valore digitale di ADC con un microcontrollore STM32L4, possiamo riconvertirlo in tensione moltiplicandolo per il valore della risoluzione.

Ad esempio, se il valore di uscita digitale misurato è 3500, possiamo determinare il valore della tensione all'ingresso moltiplicandolo per 0,8 mV.

Tensione di ingresso = 3500 x 0,8 mV = 2800 mV = 2,8 V

Nell'esempio che segue si mostrerà come attivare l'ingresso PA0 (equivalente all'ingresso A0 di Arduino)













Generare un nuovo progetto e in STM32 Cube attivare l'ADC presente all'uscita PA0 cliccando (1) prima sul piedino PA0 attivando il menù di selezione delle funzionalità disponibili e quindi selezionando (2) la funzionalità ADC1_IN5

A questo punto salvare in modo che venga aggiornato il file main.c al quale dovremo aggiungere alcune righe di codice.

Qui in seguito  viene riportato integralmente il contenuto di main.c in cui sono evidenziate in grassetto le poche righe di codice che è necessario inserire tra le 2 sezioni /* USER CODE BEGIN Includes */ e /* USER CODE END Includes */, nonché /* USER CODE BEGIN 3 */ e /* USER CODE END 3 */

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* <h2><center>&copy; Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
* All rights reserved.</center></h2>
*
* This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
* the "License"; You may not use this file except in compliance with the
* License. You may obtain a copy of the License at:
* opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

#include "stdio.h"

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
ADC_HandleTypeDef hadc1;

UART_HandleTypeDef huart2;

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_USART2_UART_Init();
MX_ADC1_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */

/* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

uint8_t buffer[32];
uint32_t i;
HAL_ADC_Start(&hadc1);
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK){
i = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}
HAL_ADC_Stop(&hadc1);
HAL_UART_Transmit(&huart2,(void*)buffer,sprintf((char*)buffer, "%d \r\n", (int) i),10);
HAL_Delay(1000);


}
/* USER CODE END 3 */
}

/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 10;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART2|RCC_PERIPHCLK_ADC;
PeriphClkInit.Usart2ClockSelection = RCC_USART2CLKSOURCE_PCLK1;
PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLLSAI1;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Source = RCC_PLLSOURCE_HSI;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1M = 1;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1N = 8;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1P = RCC_PLLP_DIV7;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Q = RCC_PLLQ_DIV2;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1R = RCC_PLLR_DIV2;
PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1ClockOut = RCC_PLLSAI1_ADC1CLK;
if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Configure the main internal regulator output voltage
*/
if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}

/**
* @brief ADC1 Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_ADC1_Init(void)
{

/* USER CODE BEGIN ADC1_Init 0 */

/* USER CODE END ADC1_Init 0 */

ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

/* USER CODE BEGIN ADC1_Init 1 */

/* USER CODE END ADC1_Init 1 */
/** Common config
*/
hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
hadc1.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
hadc1.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_PRESERVED;
hadc1.Init.OversamplingMode = DISABLE;
if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Configure Regular Channel
*/
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_5;
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_2CYCLES_5;
sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED;
sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;
sConfig.Offset = 0;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN ADC1_Init 2 */

/* USER CODE END ADC1_Init 2 */

}

/**
* @brief USART2 Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_USART2_UART_Init(void)
{

/* USER CODE BEGIN USART2_Init 0 */

/* USER CODE END USART2_Init 0 */

/* USER CODE BEGIN USART2_Init 1 */

/* USER CODE END USART2_Init 1 */
huart2.Instance = USART2;
huart2.Init.BaudRate = 115200;
huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
huart2.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
huart2.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN USART2_Init 2 */

/* USER CODE END USART2_Init 2 */

}

/**
* @brief GPIO Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, SMPS_EN_Pin|SMPS_V1_Pin|SMPS_SW_Pin, GPIO_PIN_RESET);

/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(LD4_GPIO_Port, LD4_Pin, GPIO_PIN_RESET);

/*Configure GPIO pin : B1_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = B1_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(B1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pins : SMPS_EN_Pin SMPS_V1_Pin SMPS_SW_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = SMPS_EN_Pin|SMPS_V1_Pin|SMPS_SW_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin : SMPS_PG_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = SMPS_PG_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(SMPS_PG_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin : LD4_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = LD4_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(LD4_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/


Le righe di codice aggiunto sono:

  • #include "stdio.h"

tra /* USER CODE BEGIN Includes */ e /* USER CODE END Includes */ che include la libreria standard C di input/output.

  • uint8_t buffer[32];

che definisce un vettore di 32 interi senza segno (equivalenti al tipo di dato char).

  • uint32_t i;

che definisce una variabile intera di 32 bit senza segno.

  • HAL_ADC_Start(&hadc1);

che fa partire la conversione A/D

  • if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK){
          i = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    }
che grazie alla funzione HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) attende che il convertitore A/D finisca di fare la conversione (in tal caso restituisce HAL_OK) o prosegue se si supera un timeout di 10 millisecondi (in questo caso restituisce HAL_ERR). Se la conversione si conclude con successo il valore convertito è prelevato dal convertitore A/D dalla funzione HAL_ADC_GetValue(&hadc1) e copiato nella variabile i.
  • HAL_ADC_Stop(&hadc1);
che ferma la conversione A/D (se non viene spento il convertitore A/D continua a leggere convertire il valore di tensione al suo ingresso sprecando energia).
  • HAL_UART_Transmit(&huart2,(void*)buffer,sprintf((char*)buffer, "%d \r\n", (int) i),10);
che trasmette in seriale il contenuto del buffer che è stato riempito con la rappresentazione ASCII della variabile i grazie alla funzione sprintf((char*)buffer, "%d \r\n", (int) i) contenuta nella libreria stdio.h
N.B.: il buffer viene riempito prima di essere trasmesso perché le regole di compilazione del linguaggio C prevedono che le operazioni vengano fatte da sinistra verso destra, quindi la funzione sprintf è chiamata prima del passaggio del buffer alla funzione HAL_UART_Transmit tramite puntatore (void*)buffer.
  • HAL_Delay(1000);
che ferma l'esecuzione del programma per 1000 millisecondi.

Ultime modifiche: venerdì, 17 settembre 2021, 18:22