【STM32】HAL库中的实现（五）：ADC （模数转换）

什么是 ADC（模数转换器）

ADC（Analog to Digital Converter）是将 模拟信号（电压）转换成数字信号（数值） 的器件。

在 STM32 中，ADC 通常具有以下特性：

特性	描述
分辨率	12 位（即 0 ~ 4095）
输入电压范围	0 ~ 3.3V（取决于 VREF+）
转换方式	单次转换、连续转换、扫描模式
支持触发方式	软件触发 / 硬件定时器 / 外部中断
支持 DMA	可配合 DMA 进行高效数据采集

示例为 STM32 + HAL 库 + 光敏传感器 + ADC 采集

这里我们的示例是通过 STM32 的 ADC 采集光敏传感器的模拟电压值，并通过串口将 ADC 数值发送到上位机显示。

ADC 硬件配置（STM32CubeMX）

此处的 ADC 配置：

项目							配置内容
ADC 通道						ADC1_IN10（对应 PC0）
模式							Independent mode
数据对齐						Right alignment（右对齐）
Regular Conversion Mode		Enabled
Conversion Trigger			Software trigger（软件触发）
Sampling Time				239.5 cycles（采样时间越长越稳定）PC0 接入光敏传感器的模拟输出

CubeMX 配置步骤：

1. 选择 ADC 模拟通道比如：选择 ADC1_IN10（对应 PC0 引脚）
2. 配置 ADC 模式Mode：Independent ModeScan Conversion Mode：Disabled（若单通道）Continuous Conversion：Disabled（手动触发）Sampling Time：推荐设置较长，如 239.5 cycles（提升稳定性）
3. 开启 ADC勾选“Enable Regular Conversion”设置触发方式为：Software Trigger（软件控制启动）

HAL 库中常用 ADC 函数

函数	作用
HAL_ADC_Start()	启动 ADC 转换
HAL_ADC_PollForConversion()	等待转换完成（阻塞）
HAL_ADC_GetValue()	获取转换值（0 ~ 4095）
HAL_ADC_Stop()	停止转换
HAL_ADC_Start_DMA()	启动 DMA 模式采集
HAL_ADCEx_Calibration_Start()	启动校准（部分芯片支持）

HAL 库 API 调用（main.c）

📄 main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file           : main.c* @brief          : Main program body******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "string.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 ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV *//* USER CODE END PV *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP *//* USER CODE END PFP *//* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint16_t ADC_Value = 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_USART1_UART_Init();MX_ADC1_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(  &huart1 , U1RxData, U1RxDataSize);HAL_ADCEx_Calibration_Start( &hadc1 );  //开启校准/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){HAL_ADC_Start( &hadc1 );  //开启ADC转换HAL_ADC_PollForConversion( &hadc1, 50); //等待转换完成if(HAL_IS_BIT_SET( HAL_ADC_GetState( &hadc1 ), HAL_ADC_STATE_REG_EOC) ) //判断是否转换完成{ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);printf(" ADC_Value = %d \r\n",ADC_Value);}HAL_Delay(1000);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* 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_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;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_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK){Error_Handler();}PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* 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 */

ADC代码逻辑：

HAL_ADC_Start(&hadc1);  // 启动ADC
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50); // 等待转换完成（阻塞，最多50ms）if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
{ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 获取ADC值（0~4095）printf("ADC_Value = %d\r\n", ADC_Value); // 通过串口发送
}

✅ ADC 数据类型说明：
ADC 是 12 位精度，HAL_ADC_GetValue() 返回值范围为：

0 ~ 4095（对应 0V ~ 3.3V）例如：
ADC_Value = 1926 → 电压约为 1926 / 4095 * 3.3 ≈ 1.55V
ADC_Value = 3844 → 电压约为 3.1V（光线强）

串口调试助手实时查看采样数据

光照强度变化的验证（ADC 值高低变化）

ADC 原始值与电压换算

STM32 的 ADC 通常是 12 位，最大值为 4095，换算公式如下：

电压值（V） = adc_value / 4095.0 * 参考电压（通常是 3.3V）

比如：

• adc_value = 2048 → 电压约为 1.65V *
• adc_value = 4095 → 电压约为 3.3V

这里拿光敏传感器作为ADC的例子介绍，但ADC的应用场景还有很多：① 光敏传感器，根据光照强度输出电压，ADC 采集判断亮度；② 热敏电阻，电压随温度变化，用 ADC 采样计算温度；③ 电池电压检测，ADC 采集电池端电压，判断电量；④ 模拟摇杆，采集 X/Y 两轴的电压值进行控制；⑤ 电位器调节，采集旋转角度电压，作为输入参数。

此外，ADC还存在一些进阶用法，感兴趣的小伙伴可自行深入：

多通道采集	开启 Scan Mode，配置多个通道
连续采样		Continuous Mode = Enabled
DMA 模式		使用 HAL_ADC_Start_DMA() 实现高效采集
外部触发		使用定时器 / 外部中断触发 ADC
滤波处理		多次采集后取平均值 / 中值滤波提高准确性

以上，欢迎有从事同行业的电子信息工程、互联网通信、嵌入式开发的朋友共同探讨与提问，我可以提供实战演示或模板库。希望内容能够对你产生帮助！