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STM32如何通过内部VREF得到实际的VDDA值

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ID:94349 发表于 2015-11-10 15:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
我们经常会使用STM32 ADC功能测试外部电压，在一些精度不高的场合，我们一般就用3.3V作为参考电压来计算测到的电压值。不过，这种情况很少见，可能只有单片机学习板才会这样使用。因为我们使用的3.3V稳压芯片，很少有标准的3.300V输出，有可能是3.270V，也可能是3.345V,而且，还存在个体差异，这个板子上的电压是3.294V，另外一个板子上面，就可能是3.312V。如果我们都用3.300来计算的话，同样的电压，测出来的结果就会存在mV级别的差异。
在实际使用中，我们一般使用外部基准电压芯片，例如，100脚的STM32一般都有VREF引脚，就是用来接外部基准电压芯片，例如REF3133，输出的电压是标准的3.300V。
为什么不用基准电压芯片作为电源供电芯片？
因为基准电压芯片的输出电流都是小于25mA的，对于一般的电路板应用，这么点输出电流不足以让电路板工作。
不同的STM32 如何使用基准电压芯片？
对于100脚及其以上的芯片，把基准电压芯片连接到VREF芯片即可。
对于100脚以下的芯片，STM32没有把VREF引脚引出来，所以，我们只能把基准电压芯片连接到VDDA引脚。注意，STM32单片机上面有好多电源引脚，其中有若干VDD引脚，只有一个VDDA引脚，VDDA引脚就是模拟供电引脚。不过，需要注意，VDDA的电压不是随便定义的。例如，STM32F051系列单片机就规定，VDDA必须要大于或者等于VDD才可以正常工作，所以这时候，最好是给单片机3.0V供电，再给VDDA采用一个3.3V的基准电压芯片供电。
0.png
不用电压基准电压芯片可以吗？
如果在你的应用中，VDDA引脚和VDD引脚连在一起，都是由电源芯片供电，这时候，如果你能知道VDDA的实际电压，也可以得到精确的ADC结果。例如，你可以用万用表测到VDDA电压，例如，是3.286V，你就可以使用3286来计算。不过，这也只能是在实验的时候，在实际使用中，如果你做了1万个板子，然后需要用万用表量1万个板子的电源电压，然后再给每个板子修改程序，显示是不可能的。
所以，STM32给我们又一个解决方案，STM32在内部都有一个参考电压引脚，可以通过配置，把这个脚连接到ADC输入引脚，是内部连接。然后再计算实际的VDDA值。不过，STM32也存在个体差异，所以，它并没有在手册上给出我们这个参考电压是多大。而是用出厂时调教好的校准值和得到的参考电压值一起使用。如下图：
1.png
VREFINT_CAL是校准值，这个值，每个单片机都不一样，被存储到了0X1FFFF7BA和0X1FFFF7BB,使用的时候，需要先读出来。
说多了都是眼泪，不说了，给你个程序看吧，程序当中，有读取VREFINT_CAL和VREFINT_DATA值的语句。你可以看个究竟。这个程序已经实践验证过了，不会有问题，下面是实验结果：
2.png
我把测到的VDDA值，发送到了串口查看。然后我用万用表测了一下实际的VDDA值，由于我的万用表精度有限，只能测到小数点后2位数字，万用表得到的是3.32V和3.31V之间跳动。串口发送的值，小数点后第三位四舍五入之后，结果也是3.32V和3.31V。结果是一致的。说明这种方法也是可取的。
点击下载源程序： stm32f051计算VDDA测试程序.7z (781.2 KB, 下载次数: 360) （程序使用KEIL 5）
                                       
                              
  1. /****************************************************/
  2. // 程序用途：用来测试通过内部基准电压计算外部VDDA的值
  3. // 程序作者：孟瑞生
  4. // 微信公众号：科技老顽童
  5. /****************************************************/
  6. #include "stm32f0xx.h"
  7. #include "stdio.h"

  9. __IO uint16_t VREFINT_CAL;
  10. __IO uint16_t VREFINT_DATA;
  11. __IO float VDDA_VAL;

  13. // 下面三个延时函数,是用示波器试出来的,非精确延时(48MHz)
  14. void delay_1us(void)
  15. {
  16.         volatile uint16_t i=1;
  17.         
  18.         while(i--);        
  19. }

  21. void delay_us(uint16_t us)
  22. {
  23.         while(us--)
  24.         {
  25.                 delay_1us();
  26.         }
  27. }

  29. void delay_ms(uint16_t ms)
  30. {
  31.         while(ms--)
  32.         {
  33.                 delay_us(995);
  34.         }
  35. }

  37. /**
  38.   * @brief  ADC Configuration
  39.   * @param  None
  40.   * @retval None
  41.   */
  42. static void ADC_Config(void)
  43. {
  44.   ADC_InitTypeDef     ADC_InitStructure;
  45.   GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;
  46.   
  47.   /* GPIOC Periph clock enable */
  48.   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
  49.   
  50.   /* ADC1 Periph clock enable */
  51.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  52.   
  53.   /* Configure ADC Channel 0 as analog input */
  54.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  55.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
  56.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
  57.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  58.   
  59.   /* ADCs DeInit */  
  60.   ADC_DeInit(ADC1);
  61.   
  62.   /* Initialize ADC structure */
  63.   ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
  64.         ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
  65.         ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
  66.         
  67.         /* Convert the ADC1 Channel 0 with 239.5 Cycles as sampling time */
  68.   ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_Vrefint , ADC_SampleTime_239_5Cycles);
  69.         ADC_VrefintCmd(ENABLE);
  70.         
  71.   /* 得到基准电压校准值 */
  72.         VREFINT_CAL = *(__IO uint16_t *)(0X1FFFF7BA);
  73.         
  74.         /* ADC Calibration */
  75.   ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);
  76.         
  77.         /* Enable the ADC peripheral */
  78.   ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);     
  79.   
  80.   /* Wait the ADRDY flag */
  81.   while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY));
  82.   
  83.   /* ADC1 regular Software Start Conv */
  84.   ADC_StartOfConversion(ADC1);
  85. }

  87. /**
  88.   * @brief  UART1 Configuration
  89.   * @param  None
  90.   * @retval None
  91.   */
  92. void UART1_Init()
  93. {
  94.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  95.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  96.         USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  97.         RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
  98.         /* Enable USART1 Clock */
  99.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
  100.         
  101.         /* USART1 Pins configuration ************************************************/
  102.   /* Connect pin to Periph */
  103.   GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);
  104.   GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_1);   
  105.   
  106.   /* Configure pins as AF pushpull */
  107.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
  108.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  109.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  110.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  111.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  112.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  114.         /* USART1 IRQ Channel configuration */
  115.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
  116.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0x01;
  117.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  118.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);        
  119.         
  120.         /* USART1  configured as follow:
  121.   - BaudRate = 9600 baud  
  122.   - Word Length = 8 Bits
  123.   - One Stop Bit
  124.   - No parity
  125.   - Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)
  126.   - Receive and transmit enabled
  127.   */
  128.   USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
  129.   USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  130.   USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  131.   USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
  132.   USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  133.   USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  134.         USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
  135.    
  136.         /* Enable the USART1 */
  137.         USART_Cmd(USART1, ENABLE);
  138. }

  140. int fputc(int ch, FILE *f)
  141. {
  142.         /* Place your implementation of fputc here */
  143.   /* e.g. write a character to the USART */
  144.   USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);

  146.   /* Loop until transmit data register is empty */
  147.   while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);

  149.   return ch;
  150. }

  152. // 主函数
  153. int main(void)
  154. {
  155.         delay_ms(200);
  156.         ADC_Config();
  157.         UART1_Init();
  158.         
  159.         while(1)
  160.         {
  161.                 VREFINT_DATA =ADC_GetConversionValue(ADC1);
  162.                 VDDA_VAL = (3.3*VREFINT_CAL)/VREFINT_DATA;
  163.                 printf("\n\rVDDA:%.3fV\n\r",VDDA_VAL);
  164.                 while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
  165.                 delay_ms(1000);
  166.         }
  167. }

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ID:690448 发表于 2020-4-5 13:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 my808 于 2020-4-8 21:43 编辑

20200402_115723.jpg
谢谢楼主，按楼主的方法成了。
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ID:121312 发表于 2016-5-16 22:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 雷霆跳蚤 于 2016-5-16 22:39 编辑

楼主，我以前在读资料的时候发现有这个功能，就是关于VERINT_CAL和VERINT_DATA这两个值，但是一直都不知道这两个值应该怎么取，读了你的贴子才知道这两个值在哪里，非常感谢你的分享，解决了困扰我很久的问题，以后可以用的上，但可惜看到的人不多。我很好奇的是，你怎么知道这两个值是在0X1FFFF7BA和0X1FFFF7BB？在哪份文档里有提到这两个值的位置，能告之吗？
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ID:169106 发表于 2017-3-8 14:00 | 显示全部楼层
请问如果ad原来是一个序列的转换，现在要加vref校准。怎么加？
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ID:216746 发表于 2018-8-7 10:05 | 显示全部楼层
非常感谢楼主细致的讲解，学习了，这就去试试！
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ID:370640 发表于 2018-11-10 12:15 | 显示全部楼层
感谢楼主， 测试一下
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ID:211788 发表于 2018-12-2 23:24 | 显示全部楼层
楼主，我今天用到STM32F030F4测量VDDA引脚电压，我把VDDA引脚和VDD引脚共同接在+3.3V电源上。我把你的STM32F051源程序移植成STM32F040F4的程序，怎么测出来VDDA的电压是1.228V啊？

stm32f051改成STM32F030计算VDDA等于1.228V测试程序.7z

782.16 KB, 下载次数: 29, 下载积分: 黑币 -5

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ID:240600 发表于 2018-12-25 15:55 | 显示全部楼层
不知道对F103系列通用不
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ID:476548 发表于 2019-4-24 14:03 | 显示全部楼层
这两个参数从哪个文档找到的，为什么我找不到
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ID:214152 发表于 2019-5-6 10:45 | 显示全部楼层
感谢楼主， 测试一下
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ID:67222 发表于 2019-7-26 13:55 | 显示全部楼层
感谢楼主，下载测试下看有用没。
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ID:397421 发表于 2020-1-3 14:45 | 显示全部楼层
非常感谢楼主，
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ID:247015 发表于 2020-3-29 16:18 | 显示全部楼层
谢谢分享  
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ID:800207 发表于 2020-7-9 10:03 | 显示全部楼层
小弟初来报到，看不到附件，呜呜
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ID:795009 发表于 2023-11-15 14:14 | 显示全部楼层
雷霆跳蚤 发表于 2016-5-16 22:38
楼主，我以前在读资料的时候发现有这个功能，就是关于VERINT_CAL和VERINT_DATA这两个值，但是一直都不知道 ...

数据手册里直接搜有的
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