ADC内部是如何读取引脚电平的

采样与逐次逼近

STM32的ADC并非“瞬间”读取电压，而是通过采样-保持电路和逐次逼近逻辑来完成。

  1. 采样阶段（电容充电）：当ADC开始转换时，内部的一个采样电容会通过开关连接到你的目标引脚。在一段被称为“采样时间”的窗口内，电容被充电，直到其两端电压与引脚电压一致。
  2. 保持阶段（断开输入）：采样结束后，开关断开，电容与引脚隔离。此时电容上“记住”了采样瞬间的电压值，并在整个转换期间保持稳定，这是精确转换的前提。
  3. 逐次逼近（二分法比较）：这是核心的量化过程。ADC内部的逐次逼近寄存器（SAR） 会从最高有效位（MSB）开始，逐位确定数字输出。它像一个“天平”，将电容上的电压与一系列基准电压（如VREF/2, VREF/4, 3VREF/8...）进行比较。每一位的比较结果决定该位是1还是0，直到最低有效位（LSB）被确定，一个完整的数字量就诞生了。

多长时间读取一次：转换时间的计算

ADC的读取速度由总转换时间（Tconv） 决定，即一次完整转换（采样+逐次逼近）所需的时间。其计算公式为：

Tconv = 采样时间 + 12.5个ADC时钟周期

其中，12.5个周期是SAR架构进行逐次逼近所需的固定时间（对于12位分辨率）。而采样时间是可配置的，通过寄存器（如 ADC_SMPR1/2）可以设置不同的采样周期数（如1.5、7.5、239.5个周期等），以适应不同内阻的信号源。

转换频率 = 1 / Tconv。以常见的STM32F4系列为例，假设ADC时钟（ADCCLK）配置为21MHz，采样时间设为3个周期，那么： Tconv = (3 + 12) / 21MHz ≈ 0.714 µs，即最快约1.4 MSPS（每秒百万次采样）。

不同系列性能差异较大，例如STM32F1系列的最高转换速率约为1 MSPS，而STM32H7等高性能系列可达3.6 MSPS甚至更高。

转换后的值存放何处：数据寄存器与DMA

转换完成的数字结果会存入特定的数据寄存器中，而非直接进入CPU。

  • 规则通道数据寄存器（ADC_DR）：对于常规的“规则组”转换，结果存放在 ADC_DR 中。它是一个32位寄存器，但只有低16位有效。你可以通过配置对齐方式（左对齐或右对齐）来方便地提取数据。
  • 注入通道数据寄存器（ADC_JDRx）：对于优先级更高的“注入组”转换，结果存放在独立的 ADC_JDR1~JDR4 寄存器中，与规则组数据完全隔离。

关键点：ADC_DR 只有一个，如果进行多通道扫描转换，后一个通道的结果会覆盖前一个通道的数据。因此，在连续扫描多个通道时，几乎必须使用DMA。DMA可以在每次转换完成后，自动将 ADC_DR 中的值搬运到内存数组里，避免数据丢失。