STM32F1系列微控制器ADC模块的结构框图如图6.74所示。
表6.21为ADC引脚的说明。
图6.74 单个ADC结构框图
表6.21 ADC引脚说明
ADC模拟输入通道与GPIO口引脚的映射关系见表6.22。
表6.22 ADC模拟输入通道与GPIO口引脚的映射关系
1）ADC开关控制
通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位可给ADC上电。当第一次设置ADON位时，它将ADC从断电状态下唤醒。ADC上电延迟一段时间后（tSTAB），再次设置ADON位时开始进行转换。
通过清除ADON位可以停止转换，并将ADC置于断电模式。在这个模式中，ADC几乎不耗电（仅几微安）。
2）ADC时钟
由时钟控制器提供的ADCCLK时钟和PCLK2（APB2时钟）同步。RCC控制器为ADC时钟提供一个专用的可编程预分频器。
3）通道选择
STM32将ADC的转换分为2个通道组：规则通道组和注入通道组。在拥有的通道转换范围内，可以在任意多个通道上以任意顺序进行一系列转换构成成组转换。例如，可以如下顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、通道0、通道2、通道2、通道15。
规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的L[3：0]位中。
注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的L[1：0]位中。
如果在AD转换期间ADC_SQRx或ADC_JSQR寄存器的值被更改，当前的转换将被清除，一个新的启动脉冲将发送到ADC以转换新选择的组。
另外，内部温度传感器和通道ADC1_IN16相连接，内部参照电压VREFINT和ADC1_IN17相连接。可以按注入或规则通道对这两个内部通道进行转换。应注意，内部温度传感器和内部参照电压VREFINT只能出现在主ADC1中。
规则通道相当于正常运行的程序，而注入通道呢，就相当于中断。在程序正常执行的时候，中断是可以打断程序执行的。同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转换，在注入通道被转换完成之后，规则通道才能继续转换。在工业应用领域中有很多检测和监视传感器数据需要较快地处理，通过对AD转换的分组（规则通道组和注入通道组），将简化事件处理的程序并提高事件处理的速度。
通过一个变电站综合自动化的例子可以说明：比如监控装置需要监测母线的三相电压、出线的三相电流以及主变压器的油温。对于电压、电流需要时刻监测，而主变压器油温由于是较慢的变化量偶尔监测即可，因此就可以使用规则通道组循环扫描三相电压、电流互感器输出的数据，并得到AD转换结果。当需要测量主变压器油温时，通过启动注入转换组采集并得到主变压器油温的AD转换结果，然后系统又会回到规则通道组继续监测三相电压、电流数据。在系统设计上，测量主变压器油温的过程中断了电压、电流数据的监测过程，但程序设计上可以在初始化阶段分别设置好不同的转换组，系统运行中不必再变更循环转换的配置，从而达到两个任务互不干扰和快速切换的结果。可以设想一下，如果没有规则组和注入组的划分，当转换测量数据时，需要重新配置AD循环扫描的通道，在完成数据测量后还需再次配置AD循环扫描的通道。
4）单次转换模式
单次转换模式下，ADC只执行一次转换。该模式既可通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位（只适用于规则通道）启动也可通过外部触发启动（适用于规则通道或注入通道），此时CONT位为0。
①如果一个规则通道被转换：
转换数据被储存在16位ADC_DR寄存器中；
EOC（转换结束）标志被设置；
如果设置了EOCIE，则产生中断。
②如果一个注入通道被转换：
转换数据被储存在16位的ADC_JDR1寄存器中；
JEOC（注入转换结束）标志被设置；
如果设置了JEOCIE位，则产生中断。
③然后ADC停止。
5）连续转换模式
在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次转换。该模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的ADON位启动，此时CONT位是1。
①如果一个规则通道被转换：
转换数据被储存在16位的ADC_DR寄存器中；
EOC（转换结束）标志被设置；
如果设置了EOCIE，则产生中断。
②如果一个注入通道被转换：
转换数据被储存在16位的ADC_JDR1寄存器中；
JEOC（注入转换结束）标志被设置；
如果设置了JEOCIE位，则产生中断。
6）时序图
如图6.75所示，ADC在开始精确转换前需要一个稳定时间tSTAB。在开始ADC转换和14个时钟周期后，EOC标志被设置，16位ADC数据寄存器包含转换的结果。
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图6.75 时序图
7）模拟看门狗
如果被ADC转换的模拟电压低于低阀值或高于高阀值，AWD模拟看门狗状态位被设置。模拟看门狗的警戒区域如图6.76所示，阀值位于ADC_HTR和ADC_LTR寄存器的最低12个有效位中。通过设置ADC_CR1寄存器的AWDIE位以允许产生相应中断。阀值独立于由ADC_CR2寄存器上的ALIGN位选择的数据对齐模式。比较是在对齐之前完成的。
通过配置ADC_CR1寄存器，模拟看门狗可以作用于1个或多个通道，见表6.23。
图6.76 模拟看门狗警戒区
表6.23 模拟看门狗通道选择
具体的单一通道由AWDCH[4：0]位选择。
8）扫描模式
扫描模式用来扫描一组模拟通道。该模式可通过设置ADC_CR1寄存器的SCAN位来选择。一旦这个位被设置，ADC会扫描所有被ADC_SQRX寄存器（对规则通道）或ADC_JSQR（对注入通道）选中的通道，并在每个组的每个通道上执行单次转换。在每个转换结束时，同一组的下一个通道被自动转换。如果设置了CONT位，转换不会在选择组的最后一个通道上停止，而是再次从选择组的第一个通道继续转换。
如果设置了DMA位，在每次EOC后，DMA控制器把规则组通道的转换数据传输到SRAM中。而注入通道转换的数据总是存储在ADC_JDRx寄存器中。
9）注入通道管理
（1）触发注入
清除ADC_CR1寄存器的JAUTO位，并且设置SCAN位，即可使用触发注入功能。
利用外部触发或通过设置ADC_CR2寄存器的ADON位，启动一组规则通道的转换。
如果在规则通道转换期间产生一外部注入触发，则当前转换被复位，注入通道序列被以单次扫描方式进行转换。
然后，恢复上次被中断的规则组通道转换。如果在注入转换期间产生一规则事件，则注入转换不会被中断，但是规则序列将在注入序列结束后被执行。
使用触发的注入转换时，必须保证触发事件的间隔长于注入序列。例如：序列长度为28个ADC时钟周期（即2个具有1.5个时钟间隔采样时间的转换），触发之间最小的间隔必须是29个ADC时钟周期。注入转换的延时如图6.77所示。
图6.77 注入转换延时
（2）自动注入
如果设置了JAUTO位，在规则组通道之后，注入组通道被自动转换。这可以用来转换在ADC_SQRx和ADC_JSQR寄存器中设置的多至20个转换序列。在此模式里，必须禁止注入通道的外部触发。如果除JAUTO位外还设置了CONT位，则规则通道至注入通道的转换序列被连续执行。
对于ADC时钟预分频系数为4～8时，当从规则转换切换到注入序列或从注入转换切换到规则序列时，会自动插入1个ADC时钟间隔；当ADC时钟预分频系数为2时，则有2个ADC时钟间隔的延迟。
10）间断模式
（1）规则组
规则组模式通过设置ADC_CR1寄存器上的DISCEN位激活。它可以用来执行一个短序列的n次转换（n≤8），此转换是ADC_SQRx寄存器所选择的转换序列的一部分。数值n由ADC_CR1寄存器的DISCNUM[2：0]位给出。
一个外部触发信号可以启动ADC_SQRx寄存器中描述的下一轮n次转换，直到此序列所有的转换完成为止。总的序列长度由ADC_SQR1寄存器的L[3：0]位定义。
例如：
n=3，被转换的通道=0、1、2、3、6、7、9、10
第一次触发：转换的序列为0、1、2
第二次触发：转换的序列为3、6、7
第三次触发：转换的序列为9、10，并产生EOC事件
第四次触发：转换的序列为0、1、2
当以间断模式转换一个规则组时，转换序列结束后不自动从头开始。当所有子组被转换完成后，下一次触发启动第一个子组的转换。在上面的例子中，第四次触发重新转换第一子组的通道0、1和2。
（2）注入组
注入组模式通过设置ADC_CR1寄存器的JDISCEN位激活。在一个外部触发事件后，该模式按通道顺序逐个转换ADC_JSQR寄存器中选择的序列。
一个外部触发信号可以启动ADC_JSQR寄存器选择的下一个通道序列的转换，直到序列中所有的转换完成为止。总的序列长度由ADC_JSQR寄存器的JL[1：0]位定义。
例如：
n=1，被转换的通道=1、2、3
第一次触发：通道1被转换
第二次触发：通道2被转换
第三次触发：通道3被转换，并且产生EOC和JEOC事件
第四次触发：通道1被转换
当完成所有注入通道转换后，下个触发启动第1个注入通道的转换。在上面的例子中，第四次触发重新转换第1个注入通道1。不能同时使用自动注入和间断模式。另外，必须避免同时为规则组和注入组设置间断模式，间断模式只能作用于同一组转换。
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