STM32使用ADC获取内部温度传感器数据输出（直接读取/DMA两种方式实现）
前言
一、内部温度传感器的使用？
二、代码操作讲解
1.直接读取
2.DMA处理
总结


前言
STM32F1系列（本代码基于STM32F103C8T6芯片）MCU内置了一个温度传感器，供ADC_1的第16通道读取，它并非精确的温度计量会有实际性误差。本着对ADC功能的学习与理解，以下内容讲解将使用两种方式读取数据（直接获取/DMA方式两种，具体差异后面会说明）并用串口打印，提供工程文件，希望对初学者有着一定帮助。

PS：内容均为原创，转载需获取作者本人同意，如有侵权可联系删除。若对内容有疑问，欢迎指正与交流，由于最近即将处于研究生阶段有点忙碌，但尽力及时回复大家问题。
一、内部温度传感器的使用？
STM32芯片内部有一个温度传感器，已接入ADC1第16通道，它的测量范围为-40~125度。精度比较差，为±1.5℃左右。我们接下来的目的就使用ADC读取它的数据 ~
首先我们了解一下ADC（不是AD Carry~而是Analog-to-digital converter），大概就是将模拟信号转化为数字信号。常用的ADC有积分型、逐次比较型、并行比较型/串并行比较型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型、压频变换型等（具体不做详细介绍，知道就好）。
我们密切关注的ADC的技术指标就两个（其他的目前不用急）：

精度：反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。

分辨率(Resolution)： 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辨率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9~12位称为中分辨率ADC，13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高，分辨率越高，量化误差越小，能达到的精度越高。它的效果工作如下：



红色代表电压信号，根据一定时间周期采样（不失真应该满足采样定理，这里不做详细介绍，具体可百度）为离散的电压信号，这样当间距的离散电压时间足够小（不准确但是可以这样理解），那么就足够还原精度一定的红色模拟信号，则会产生大量之数据。
STM32f103系列ADC为逐次逼近型，总共有3个ADC，精度为12位，其中ADC1和ADC2都有16个外部通道， 2个内部通道，ADC3一般有8个外部通道。ADC的输入时钟不得超过14MHz，其时钟频率由PCLK2分频产生。因此我们只关注如何配置16通道可用就好。



还有一个是我们需要关注的，就是它的转换时间。我们可以配置它的采样时间，转换时间 = 采样时间 + 12.5个周期（固定时间）。如在14MHz和采样时间为1.5周期，则转换时间：
    TCONV = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 14×(1 / (14 × 1000000)) = 1us



最后就关注它的转化模式：

1.单次转换模式：ADC只执行一次转换，然后停止。

2.连续转换模式：当前面ADC转换一结束，马上启动另一次转换。

3.扫描模式：扫描模式用来扫描一组模拟通道。在每个组的每个通道上执行单次转换，在每个转换结束时，同组的下一个通道开始转换。

在配置的时候详细注解！

由于ADC还有注入规则通道，这里没有涉及就不多赘述，最后得到的数据，根据参考手册的进行处理，大致如下：



具体参数在代码段里说明！
因此，我们归纳出配置的流程如下：

ADC转换步骤如下：

1.开启GPIO时钟，设置Pinx 为模拟输入。(由于是内部的温度传感器，所以不用开)

2 .使能ADC1 时钟，并设置分频因子：要使用ADC1，第一步要使能 ADC1 的时钟。再设置ADC1 的分频因子。分频因子要确保 ADC1 的时钟（ADCCLK）不要超过14Mhz 。

3 .设置ADC1 的工作模式：设置单次转换模式、触发方式选择、数据对齐方式等都在这一步实现。

4 .设置ADC1 规则序列的相关信息：如只有一个通道，设置规则序列中通道数为1 ，然后设置通道的采样周期。

5 .开启AD转换器，并校准（必须校准否则不准确）：开启AD转换器，执行复位校准和AD校准。

6.读取ADC值校准完成后，ADC就算准备好了。启动ADC转换，在转换结束后，读取ADC1_DR 里面的值。
了解了这些预备知识，下面，我们就可以开始对它进行操作了（前往不要绝对上面麻烦，不然就算实现了，也云里雾里不是嘛）。
二、代码操作讲解
在讲解代码之前，有必要让大家知道为什么使用两种方式来操作（毕竟要以学到东西为主嘛），我们知道，MCU与外界通信基本上为这三种方式——

1：轮询

2：中断

3：DMA

三者有什么区别呢（如果懂直接跳过进入正题），在这言简意赅但不绝对术语化的说明一下，其实学习单片机的朋友都应该熟悉前两者，初学者却很少使用用后者DMA，那今天就弄懂一下它吧。
轮询咱们经常使用的呀，使用if/case等语句，加个while循环连续读取，一直就问问CPU内核，给厨师（外设）给我做的菜做的怎么样了呀，给我看看咯。然后CPU就一直忙忙忙这个事情~

轮询大概语句长这样：
while(1){
if(成立条件1){干成立条件1干的事情;}
else if(成立条件2){干成立条件2干的事情;}
else if(成立条件3){干成立条件3干的事情;}
......//一直寻找适合的条件
delay_ms(100);
}

中断呢就是单片机之精华所在，基本上以后工程许多案例都是中断来访问外设。大概就像是厨师在工作，然后有个按铃，做好了就叮~ ~ ~ 的一声告诉CPU，这个时候CPU才可以屁颠屁颠的跑过去给我们端菜啦，不用像轮询方式一直去问候他。

DMA其实手段跟中断差多，不过它的存在就是给CPU分担压力的，当处理数据过快过多到来的时候，CPU可能比较繁忙，这个时候就可能出现数据没有收集到或者处理太慢，那么DMA就可以帮助CPU来收集数据，由于DMA挂靠在总线上，可以直接代替CPU与外设亲密交流，这样就可以出现这样的情况，外面的厨师太多了，一下子就有很多的菜出锅，DMA这个小弟先帮忙分拣，整理好，跑个腿，CPU就可以省去很多很多的事情来做其他有意义的事情，嘿嘿嘿~（当然DMA也可以给出中断信号）
综上呢，我们理解了，轮询就一直干事情简单明了方便，但是占用cpu资源较多；中断呢就不会占用太多资源，CPU可以该干嘛干嘛，需要它的时候叫叫它；DMA呢就是当上面两种方式的数据大于CPU所能处理负载了，或者为了减轻CPU负担而存在的功能，大大降低CPU负担，但配置起来相对麻烦。
所以如果ADC处理多路输入，这一庞大数据来临时，前面两种方法好像招架不住了，因此DMA才是真正的应对手段；而当ADC处理的数据就这一路或者很少（比如本次的温度获取，只需要一个内部通道，数据少，丢了就丢了嘛），随便怎么用都可以。
（关于他们的专业解释可以可以百度，要是不太理解，我可以专门写一篇文章讲解他们的区别以及内在联系）
1.直接读取
首先配置ADC相关参数结构体：
	ADC_DeInit(ADC1);//重新来配置ADC1
	ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);//传感器这玩意必须打开，否则必定没数据
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //六分频72M/6=12M
    ADC_InitTypeDef ADCInitStruct;
	ADCInitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;	//设置独立模式
	ADCInitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;		//不开扫描
    ADCInitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;	//不循环（其实循环不循环不重要，反正就一个通道）
    ADCInitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐
    ADCInitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//软件触发，不用硬件触发
    ADCInitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;//顺序转化的规则通道数目
    ADC_Init(ADC1,&ADCInitStruct);

然后需要校准：
	ADC_ResetCalibration(ADC1);			//初始化校准
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_StartCalibration(ADC1);			//开始校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//软件触发开始

然后可以开始进行读取数据：

通过简单的函数ADC_GetConversionValue(ADC1)来获取即可。
   	ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_16,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);


因为读出的值会有变化，我们可以取多次的平均值，一半都是取5~20次的平均值，在这里就直接使用20次的for循环求平均值
 {
 	u8 i;
    u32 averagedata = 0;
    for(i = 0;i < 20;i++)			//利用for循环读取20次的值
    {
        averagedata += ADC1_GetConvValue();	//这里就是每次读取的值
			delay_ms (5);
    }
    return averagedata/20;
}


获取到数值以后，我们来进行数据处理，即得到最后的温度结果
void GetTemperature(void)
{
    double VSense = (double)ADC1_GetAverageConvValue()*(3.3/4096.0);
    printf("VSense:%.2f; %.2f\r\n",VSense,((1.43 - VSense)/0.0043+25.0));
    //这个计算是涉及到浮点运算耗时间，可以扩大了计算更好，在这里就这样写吧也没问题也可便于理解

}
		

最后在主程序里面循环它就OK,大致如下：
	while(1){
		GetTemperature();
		delay_ms(500);
	}//这是不是很像我们的轮询方式呢~

最后通过串口看看我们的成果~



当手指按住它，则温度升高，前面数据为保留两位数据的ADC读取电压，后面则为获取到的温度值。
2.DMA处理


这里我们就用到了DMA1的通道一，在表中可以查看到，因此我们直接开始配置DMA就可。
代码如下（示例）：
void MYDMA_Config(void)
{
	
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);	//使能DMA时钟

		DMA_DeInit(DMA1_Channel1);//重设DMA为缺省值	
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADC1->DR;//外设地址
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&SendBuff1;//存储器地址
		DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设到存储器的传输模式
		DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; //数据量为1
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord ; //16位！！！
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord ; //16位！！！
		DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循环模式
		DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //优先级高
		DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //（内存到内存禁止）
 
		DMA_Init(DMA_CHx,&DMA_InitStructure); //初始化
		DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1,cndtr);//设置数据量
   		DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);                                       
}


同时，我们还需要开启ADC的DMAcmd使能才能让DMA接管CPU的任务。
		ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

这样我们就可直接读取SendBuff1的值就知道啦~

当然我们这里也取了20次平均
u16 ADC1_GetAverageConvValue(void)
{
		u32 temp_val=0;
		u8 t;
		for(t=0;t<20;t++)
		{
				temp_val+=SendBuff1;
				delay_ms(5);
		}
		return temp_val/20;
} 	
	

然后在主程序中直接输出电压，温度即可。
循环读取：（因为cpu没有其他事情做，就让他反复读取这个值吧）
	adcx = ADC1_GetAverageConvValue();//这个函数相比起直接获取而言，大大降低了CPU的计算负担，大部分的数据传输任务都交给了DMA
	temp=(float)adcx*((float)3.3/4096);
	printf("(DMA)temperature:%.2f; %.2f\r\n",temp,((1.43 - temp)/0.0043+25.0));
	delay_ms(500);

最后的结果



基本上完成任务

总结
到此为止，已经演示了两种手段的处理思路，我们也发现了区别还是较大，使用了DMA外设（如果还不理解DMA，可以参考一下stm32的参考手册，上面写的相对详尽）。

对CPU资源占用的，轮询方式占用较大，中断其次，DMA最优。各有各的使用手段，在不同情况下调用不同的外设是嵌入式工程师必备的能力，希望对大家有所帮助，我也将把两份工程文件上传，供有需要的朋友学习。
工程文件（DMA获取温度方式）：https://download.csdn.net/download/qq_40249327/13944700
工程文件（直接获取温度方式）：

https://download.csdn.net/download/qq_40249327/13944690
码字不易，有问题可以提出交流，希望我们能在这条路走得更远，与君共勉！

基于python通过树莓派获取温度传感器的温湿度

     前面做过一个智能风扇，主要功能是通过温度来控制风扇的自动开关以及通过软件来进行控制风扇开关，功能都能实现但是

软件并没有做完，所以就不了了之。

     我使用的树莓派，如下图附上引脚的注释：

  

注：树莓派的版本不同，引脚的意思会有一些差别，请注意！

我的温度传感器是DHT11温度模块，附实物图：

   

 

   树莓派连接温度传感器  
        VCC接5V或者3.3V

         DATA接GPIO口（我接的是BCM的17号针脚，物理针脚是11号） 

        GND接GND

        根据上面引脚分布图，就可以轻松连接成功。

获取温度和湿度（python）
     

import RPi.GPIO as GPIO
import time
channel = 17 //引脚的引号
data = []
j = 0
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
time.sleep(1)
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)
GPIO.output(channel, GPIO.LOW)
time.sleep(0.02)
GPIO.output(channel, GPIO.HIGH)
GPIO.setup(channel, GPIO.IN)
while GPIO.input(channel) == GPIO.LOW:
  continue

while GPIO.input(channel) == GPIO.HIGH:
  continue

  while j < 40:
   k = 0
   while GPIO.input(channel) == GPIO.LOW:
      continue
while GPIO.input(channel) == GPIO.HIGH:
    k += 1
    if k > 100:
    break

   if k < 8:
    data.append(0)
   else:
    data.append(1)
j += 1
print "sensor is working."
print data
humidity_bit = data[0:8]
humidity_point_bit = data[8:16]
temperature_bit = data[16:24]
temperature_point_bit = data[24:32]
check_bit = data[32:40]
humidity = 0
humidity_point = 0
temperature = 0
temperature_point = 0
check = 0

    for i in range(8):
    humidity += humidity_bit[i] * 2 ** (7 - i)
    humidity_point += humidity_point_bit[i] * 2** (7 - i)
    temperature += temperature_bit[i] * 2 ** (7 -i)
    temperature_point += temperature_point_bit[i]* 2 ** (7 - i)
    check += check_bit[i] * 2 ** (7 - i)
    tmp = humidity + humidity_point + temperature +temperature_point
    if check == tmp:
     print "temperature : ", temperature, ", humidity : " , humidity//输出获取的温度和湿度
    else:
     print "wrong"
    print "temperature : ", temperature, ", humidity : " , humidity, " check : ", check, " tmp : ", tmp

GPIO.cleanup()

注：代码的位置有些错乱，需要自己调一下，但是代码本身是没有问题的。

https://www.cnblogs.com/rainmote/p/7591256.html

练手项目：串口 读取 温度传感器 数据并显示
串口读取的温度数据，

可以传给数据库，记录下来

可以传给网页实时显示。

这样就可以同时学习网页制作，和数据库的相关内容了，

以检测你学习web html技术和学习 mysql 技术的成果。

也可以通过Qt 程序读取。
平时学习编程的时候，如果有了实物配合，有具体的要求 之后，会学习的更快。
1 硬件准备
这个项目要求如下的硬件配置：

电脑一台，win7 64位系统。

USB 转485 模块一个，该模块可以给外部 温度传感器模块，提供5v 直流电源。

温度传感器模块

可以使用 工控行业的 modbus 485 总线中，经常使用的那种现成的模块。

不用自己去制作。咱主要关心的是编程能力。只要有数据来源就行。

即使这个数据不准确。只要是变动的就好。
http://www.jingsudz.com/html/9530821021.html



1:一路RS485 接口。

2:一路DS18B20 传感器

1:一路RS485 通信（MODBUS-RTU 协议）




只是在电源正和电源负 之间 提供一个5v的电源，就会在显示屏上实时显示当前的温度了。



如果需要通过串口读取数据
那么需要接上 RS485+ 和 RS485-信号

通过usb 转 485 模块，传给电脑。

具体资料到

上面的网站的

下载中心 ----> RS485系列资料---->RSDS12

下载资料 ，里面有一个

《RSDS12 温湿度传感器说明书.pdf》
2 协议解析
通信波特率：可调，1 停止位，8 位数据，无校验

通迅口：选择当前总线使用的COM 口，波特率出厂默认9600
供电电压

最小值 5V

标准值12V

最大值 30V
测量范围: DS18B20   -55℃  ---- 125.0℃
转换速度： DS18B20  最快1秒/次  最慢255 秒/次
工作电流是20ma








手头的另外一个硬件
http://www.jingsudz.com/html/0572811047.html

可以将这两个设备 组成一个 485 modbus网络，通过一个USB 转485 接口 ，分别读取他们的温度和湿度




自动查找
发送:	00	03	00	00	00	05	84	18	
接收: 03 03 0A 01 02 00 03 00 01 00 05 00 00 75 90 


湿度发送:	00	03	00	0B	00	01	F4	19	
湿度接收: 03 03 02 00 F6 41 C2 

温度发送:	00	03	00	00	00	01	85	DB	
温度接收: 03 03 02 01 01 01 D4 




那个里面的 绿色 贴片的 LED 没有闪烁
测试方式:


温度传感器需要同时 外接 5v电源






点击开始监控




发送: 01 03 00 00 00 01 84 0A
接收: 01 03 02 00 E3 F9 CD

发送: 02 03 00 00 00 01 84 39
超时

发送: 03 03 00 00 00 01 85 E8
超时

发送: 04 03 00 00 00 01 84 5F
超时

CRC校验代码
附1.CRC 校验函数
/*
* 函数介绍：CRC 校验
* 输入参数：
* 输出参数：
* 返回值：
CRC 校验码*/
u16 CRC16(u8 *bpMsgStartAddress, u8 bDataLen)
{ u8 i, n;
u16 crc = 0xffff;
u8 u8tmp;
u16 u16tmp;
for (i=0; i<bDataLen; i++)
{ crc ^= *bpMsgStartAddress++;
for (n=0; n<8; n++)
{ u8tmp = crc & 1;
crc >>= 1;
crc &= 0x7fff;
if (u8tmp == 1)
{ crc ^= 0xa001; }
}
} return crc;
}



两个模块连接在一起

发送: 01 03 00 0A 00 02 E4 09
接收: 01 03 04 00 F3 00 00 0A 00


发送: 02 03 00 0A 00 02 E4 3A
    超时.

发送: 03 03 00 0A 00 02 E5 EB
接收: 03 03 04 01 04 00 F7 D8 48

发送: 04 03 00 0A 00 02 E4 5C
    超时.

发送: 05 03 00 0A 00 02 E5 8D
    超时.