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32.1 内部温度传感器简介
STM32F407 有一个内部的温度传感器#xff0c;可以用来测量 CPU 及周围的温度(TA)。对于STM32F407 系列来说#xff0c;该温度传感器在…参考 1.正点原子 前言 本笔记的主要目的和意义就是再次练习ADC的使用。
32.1 内部温度传感器简介
STM32F407 有一个内部的温度传感器可以用来测量 CPU 及周围的温度(TA)。对于STM32F407 系列来说该温度传感器在内部和 ADC1_INP16STM32F40xx/F41xx 系列或ADC_IN18STM32F42xx/F43xx输入通道相连接此通道把传感器输出的电压转换成数字值。 STM32F4 的内部温度传感器支持的温度范围为-40~125 度。精度为±1.5℃左右。 STM32F407 内部温度传感器的使用很简单只要设置一下内部 ADC并激活其内部温度传感器通道就差不多了。关于 ADC 的设置我们在上一章已经进行了详细的介绍这里就不再多说。接下来我们介绍一下和温度传感器设置相关的两个地方。 第一个地方我们要使用 STM32F407 的内部温度传感器必须先激活 ADC 的内部通道这里通过 ADC_CCR 的 VSENSEEN 位bit23设置。设置该位为 1 则启用内部温度传感器。 第二个地方STM32F407ZGT6 的内部温度传感器固定的连接在 ADC1 的通道 16 上所以我们在设置好 ADC1 之后只要读取通道 16 的值就是温度传感器返回来的电压值了。根据这个值我们就可以计算出当前温度。计算公式如下 (℃) { (Vsense - V25) / Avg_Slope}25 式子中 V25 Vsense 在 25 度时的数值典型值为0.76 Avg_Slope 温度与 Vsense 曲线的平均斜率单位mv/℃或 uv/℃典型值2.5mv/℃。 利用以上公式我们就可以方便的计算出当前温度传感器的温度了。
现在我们就可以总结一下 STM32 内部温度传感器使用的步骤了如下 1设置 ADC并开启 ADC_CR2 的 VSENSEEN 位。 关于如何设置 ADC请参考上一章对单通道 ADC 采集实验的设置都是大同小异。然后我们需要设置 ADC_CR2 寄存器的 VSENSEEN 位为 1开启内部温度传感器。 2读取 ADC 通道 16 的 AD 值计算结果。 在设置完之后我们就可以读取温度传感器的电压值了得到该值就可以用上面的公式计算温度值了。
32.2 硬件设计
例程功能 通过 ADC1 的通道 16 读取 STM32F407 内部温度传感器的电压值并将其转换为温度值通过串口输出。硬件资源 1串口 1(PA9/PA10 连接在板载 USB 转串口芯片 CH340 上面) 2ADC1 通道 16 3内部温度传感器原理图 ADC 和内部温度传感器都属于 STM32F407 内部资源实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。
32.3 程序设计
32.3.1 ADC 的 HAL 库驱动
本实验用到的 ADC 的 HAL 库 API 函数前面都介绍过具体调用情况请看程序解析部分。 下面介绍读取内部温度传感器 ADC 值的配置步骤。
读取内部温度传感器 ADC 值配置步骤 1开启 ADC 时钟 通过__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE 函数开启 ADC1 的时钟。 2设置 ADC1开启内部温度传感器 调用 HAL_ADC_Init 函数来设置 ADC1 时钟分频系数、分辨率、模式、扫描方式、对齐方式等信息。 注意该函数会调用HAL_ADC_MspInit 回调函数来完成对 ADC 底层的初始化包括ADC1 时钟使能、ADC1 时钟源的选择等。 3配置 ADC 通道并启动 AD 转换器 调用 HAL_ADC_ConfigChannel()函数配置 ADC1 通道 16根据需求设置通道、序列、采样时间和校准配置单端输入模式或差分输入模式等。然后通过 HAL_ADC_Start 函数启动 AD 转换器。 4读取 ADC 值计算温度 这里选择查询方式读取在读取 ADC 值之前需要调用 HAL_ADC_PollForConversion 等待上一次转换结束。然后就可以通过 HAL_ADC_GetValue 来读取 ADC 值。最后根据上面介绍的公式计算出温度传感器的温度值。
32.3.3 程序解析
1. adc 驱动代码 首先是 ADC 初始化函数其定义如下
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 *//** Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of conversion)*/hadc1.Instance ADC1;hadc1.Init.ClockPrescaler ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;hadc1.Init.Resolution ADC_RESOLUTION_12B;hadc1.Init.ScanConvMode DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode DISABLE;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;hadc1.Init.ExternalTrigConv ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion 1;hadc1.Init.DMAContinuousRequests DISABLE;hadc1.Init.EOCSelection ADC_EOC_SINGLE_CONV;if (HAL_ADC_Init(hadc1) ! HAL_OK){Error_Handler();}/** Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time.*/sConfig.Channel ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR; /*ADC16通道*/sConfig.Rank 1;sConfig.SamplingTime ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;if (HAL_ADC_ConfigChannel(hadc1, sConfig) ! HAL_OK)/*配置了ADC16该函数就会打开内部温度传感器*/{Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN ADC1_Init 2 *//* USER CODE END ADC1_Init 2 */}下面是获得 ADC 转换后的结果函数其定义如下
#include adc_app.hextern ADC_HandleTypeDef hadc1;/**
* brief 设置 ADC 通道采样时间
* param adcx : adc 句柄指针,ADC_HandleTypeDef
* param ch : 通道号, ADC_CHANNEL_0~ADC_CHANNEL_17
* param stime: 采样时间 0~7, 对应关系为:
* arg ADC_SAMPLETIME_3CYCLES, 3 个 ADC 时钟周期ADC_SAMPLETIME_15CYCLES, 15 个 ADC 时钟周期
* arg ADC_SAMPLETIME_28CYCLES, 28 个 ADC 时钟周期 ADC_SAMPLETIME_56CYCLES, 56 个 ADC 时钟周期
* arg ADC_SAMPLETIME_84CYCLES, 84 个 ADC 时钟周期 ADC_SAMPLETIME_112CYCLES,112 个 ADC 时钟周期
* arg ADC_SAMPLETIME_144CYCLES,144 个 ADC 时钟周期ADC_SAMPLETIME_480CYCLES,480 个 ADC 时钟周期
* param rank: 多通道采集时需要设置的采集编号, 假设你定义 channel1 的 rank1channel2 的 rank2
* 那么对应你在 DMA 缓存空间的变量数组 AdcDMA[0] 就 i 是 channle1 的转换结果 AdcDMA[1]就是通道 2 的转换结果。单通道 DMA 设置为 ADC_REGULAR_RANK_1
* arg 编号 1~16ADC_REGULAR_RANK_1~ADC_REGULAR_RANK_16
* retval 无
*/
void adc_channel_set(ADC_HandleTypeDef *adc_handle, uint32_t ch, uint32_t rank, uint32_t stime)
{/* 配置对应 ADC 通道 */ADC_ChannelConfTypeDef adc_channel;adc_channel.Channel ch; /* 设置 ADCX 对通道 ch */adc_channel.Rank rank; /* 设置采样序列 */adc_channel.SamplingTime stime; /* 设置采样时间 */HAL_ADC_ConfigChannel( adc_handle, adc_channel);
}/**
* brief 获得 ADC 转换后的结果
* param ch: 通道值 0~17取值范围为ADC_CHANNEL_0~ADC_CHANNEL_17
* retval 无
*/
uint32_t adc_get_result(uint32_t ch)
{/* 设置通道序列和采样时间 *///adc_channel_set(hadc1, ch, 1, ADC_SAMPLETIME_480CYCLES);HAL_ADC_Start(hadc1); /* 开启 ADC */HAL_ADC_PollForConversion(hadc1, 10); /* 轮询转换 *//* 返回最近一次 ADC1 规则组的转换结果 */return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(hadc1);
}/**
* brief 获取通道 ch 的转换值取 times 次,然后平均
* param ch : 通道号, 0~17
* param times : 获取次数
* retval 通道 ch 的 times 次转换结果平均值
*/
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times)
{uint32_t temp_val 0;uint8_t t;for (t 0; t times; t) /* 获取 times 次数据 */{temp_val adc_get_result(ch);}return temp_val / times; /* 返回平均值 */
}/**
* brief 获取内部温度传感器温度值
* param 无
* retval 温度值(扩大了 100 倍,单位:℃.)
*/
float adc_get_temperature(void)
{uint32_t adcx;float result;double temperature;adcx adc_get_result_average(ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR, 10);/* 读取内部温度传感器通道,10 次取平均 */temperature (float)adcx*(3.3/4096); /* 获取电压值 */temperature (temperature - 0.76)/0.0025 25; /* 将电压值转换为温度值 */result temperature;return result;
}该函数先是调用前面 ADC 实验章节写好的 adc_get_result_average 函数取获取通道 ch 的转换值然后通过温度转换公式返回温度值。
2. main.c 代码 在 main.c 里面编写如下代码
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_DMA_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_TIM6_Init();MX_RTC_Init();MX_ADC1_Init();/* USER CODE BEGIN 2 *//* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){uart_debug_task();XL_TIME6_time_show(); /*周期输出内部温度值*//* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}3.内部温度周期调用
#include stdio.h
#include tim.h
#include usart.h
#include rtc.h
#include adc_app.h#define TIME_PERIODIC_1S (10) /*1s打印一次*/
#define TIME_PERIODIC_10S (100) /*修改为10s打印一次*/static uint32_t g_time_1s 0;
static uint32_t g_time_10s 0;void LED_blink(void)
{HAL_GPIO_TogglePin(LED_0_GPIO_Port, LED_0_Pin);HAL_GPIO_TogglePin(LED_1_GPIO_Port, LED_1_Pin);
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim-Instance TIM6){LED_blink();g_time_1s;g_time_10s;}}void XL_TIME6_time_show(void)
{if (g_time_1s TIME_PERIODIC_1S){g_time_1s g_time_1s - TIME_PERIODIC_1S;float tmp_value adc_get_temperature();printf(tmp_value:%f\r\n, tmp_value);}if (g_time_10s TIME_PERIODIC_10S){g_time_10s g_time_10s - TIME_PERIODIC_10S;RTC_TimeTypeDef sTime {0};HAL_RTC_GetTime(hrtc, sTime, RTC_FORMAT_BIN);printf(H:%d, M:%d, S:%d\r\n, sTime.Hours, sTime.Minutes, sTime.Seconds);RTC_DateTypeDef sDate {0};HAL_RTC_GetDate(hrtc, sDate, RTC_FORMAT_BIN);printf(Y:%d, M:%d, W:%d, D:%d\r\n, sDate.Year, sDate.Month, sDate.WeekDay, sDate.Date);}
}32.4 下载验证
将程序下载到开发板后可以看到串口周期输出温度稳定在31.3度左右因为芯片会发热所以一般会比实际温度偏高一点
32.5 STM32CubeMX
1.内部温度的配置
32.6 源代码路径
git clone gitgitee.com:xiaoliangliangcong/stm32.git STM32F407ZGT6/10.internal_temperature_sensor
