一.MCP4017

1.啥是MCP4017

老式收音机音量旋钮就是电位器：

  • 拧到最左边 → 音量最小（0）

  • 拧到中间 → 音量适中（50）

  • 拧到最右边 → 音量最大（100）

MCP4017 就是把这个机械旋钮变成了电子的！

MCP4017 = 电子音量旋钮
        = 数字电位器
        = 用代码控制的电阻

2.MCP4017特点

  1. 有128个档位（像音量旋钮有128个刻度）

    • 0 → 电阻最小（像音量最小）

    • 127 → 电阻最大（像音量最大）

  2. 用I2C通信控制（两根线控制）

    • SCL：时钟线（告诉它"注意，要发数据了"）

    • SDA：数据线（发送具体数值）

3.MCP4017的作用

// 假设你想调节一个灯的亮度
物理电位器：手拧旋钮 → 电阻变化 → 灯变亮/暗
MCP4017：  代码写数值 → 电阻变化 → 灯变亮/暗

4.MCP4017的实际应用例子

// 用MCP4017调节LED亮度
void set_led_brightness(u8 value)
{
    // value 范围 0-127
    // 0: 最暗
    // 127: 最亮
    I2C_Write_MCP4017(value);
}

// 呼吸灯效果
for(int i = 0; i < 128; i++) {
    set_led_brightness(i);  // 逐渐变亮
    delay(10);
}
for(int i = 127; i >= 0; i--) {
    set_led_brightness(i);  // 逐渐变暗
    delay(10);
}

二.MCP4017硬件部分

该图展示的是一个典型的I2C总线硬件连接电路，用于嵌入式系统中实现主控芯片与外部设备之间的串行通信。电路中包含两个主要外设：M24C02-WMN6TP（EEPROM存储器）和MCP4017T-104ELT（数字电位器），它们通过I2C总线与主控芯片（如STM32）相连，使用PB6作为时钟线（SCL），PB7作为数据线（SDA）。

三.关于ADC

1.ADC的模式配置

一般都是使用的单端输入，在cubemax里面配置成单端输入模式就行

这个图片是关于ADC配置的全部，下面一个一个分析(都是先简单介绍一下)：

1. Independent mode（独立模式）

2.Dual regular simultaneous + alternate trigger mode

双重模式：常规通道同时采样 + 注入通道交替触发模式

  • 对于常规通道：ADC1 和 ADC2 同时采样（同时触发、同时转换）

  • 对于注入通道：ADC1 和 ADC2 交替采样（轮流触发、交替转换）

规则组（Regular Group） 和 注入组（Injected Group） 是理解STM32 ADC双模式的基础

一、规则组

规则组是ADC的"常规工作流程"，按照预设的顺序自动转换一组通道。

开始 → 通道1转换 → 通道2转换 → ... → 通道16转换 → [循环/停止]
         ↓              ↓                    ↓
      存入DR        存入DR               存入DR

实际应用场景

  • 采集温度、湿度、压力等多个传感器（慢速、周期性）

  • 电机控制中的三相电流监测

  • 电池电压监测

二、注入组

注入组是ADC的"紧急中断机制"，可以打断规则组的转换，优先执行。

规则组正在运行:  通道3 → 通道4 → [被打断] → 通道5...
                                            ↓
注入组触发:                        J1 → J2 → J3 → J4
                                            ↓
规则组恢复:                    [继续] → 通道5...

实际应用场景

  • 过流保护：电流超过阈值，立即采样确认

  • 过压/欠压保护：电源异常时紧急检测

  • 故障诊断：系统异常时快速采集关键信号

3. Dual regular simultaneous mode only

特性 说明
作用 仅规则通道同时采样
效果 ADC1和ADC2在同一时刻开始转换各自的规则通道
用 vs 不用 ✅ 电机控制、电源监测等需要严格同步采样的场景
❌ 不需要同步时浪费资源

4. Dual interleaved mode only（仅交错模式）

特性 说明
作用 两个ADC交替采样同一通道
效果 采样率翻倍！ 例如：单个ADC 1MSPS → 双ADC 2MSPS
用 vs 不用 ✅ 高频信号采集（如射频、高速传感器）
❌ 会增加功耗和复杂度

5. Dual alternate trigger mode only（仅交替触发模式）

特性 说明
作用 注入通道交替触发
效果 减少注入转换的延迟，提高响应速度
用 vs 不用 ✅ 快速保护电路（如过流保护）
❌ 普通慢速采集不需要

6. Dual combined regular simultaneous + injected simultaneous mode

特性 说明
作用 规则通道同时采样 + 注入通道同时采样
效果 所有通道都同步转换
用 vs 不用 ✅ 复杂系统需要全面同步（如多相电机控制）
❌ 最复杂的配置，一般场景用不到

7. Dual Interleaved mode + injected simultaneous mode

特性 说明
作用 规则通道交错（高速）+ 注入通道同步
效果 兼顾高速采样和同步注入转换
用 vs 不用 ✅ 高速采集+需要同步的紧急事件处理
❌ 配置复杂，资源占用多

8. Dual injected simultaneous mode only（仅注入通道同时模式）

特性 说明
作用 仅注入通道同时转换
效果 紧急事件（如故障检测）时两个ADC同时响应
用 vs 不用 ✅ 安全关键应用（如过压、过流保护）
❌ 普通应用不需要

STM32的ADC双模式总共就这8种！

8种模式一览表

序号 模式名称 核心功能
1 Independent mode 各自独立
2 Dual regular simultaneous + alternate trigger 规则同时 + 注入交替
3 Dual regular simultaneous only 仅规则同时
4 Dual interleaved only 仅交错（提速）
5 Dual alternate trigger only 仅注入交替
6 Dual combined regular simultaneous + injected simultaneous 规则同时 + 注入同时
7 Dual interleaved + injected simultaneous 交错 + 注入同时
8 Dual injected simultaneous only 仅注入同时

组合逻辑拆解

这8种模式其实是 3个功能的组合：

功能A：规则组 功能B：注入组 组合结果
无 无 → Independent
同时 无 → Regular simultaneous only
无 同时 → Injected simultaneous only
无 交替 → Alternate trigger only
同时 交替 → Regular simultaneous + alternate trigger
同时 同时 → Combined regular + injected simultaneous
交错 同时 → Interleaved + injected simultaneous
交错 无 → Interleaved only

注：交错（Interleaved）和同时（Simultaneous）是互斥的，不能同时存在。

普通采样（单ADC）：
时间：  0μs    1μs    2μs    3μs    4μs
ADC1：   ✓             ✓             ✓
采样率：1MSPS（每秒100万次）

交错采样（双ADC）：
时间：  0μs   0.5μs   1μs   1.5μs   2μs
ADC1：   ✓             ✓             ✓
ADC2：         ✓             ✓
合并：   ✓      ✓      ✓      ✓      ✓
采样率：2MSPS（翻倍！）

可是你的代价是要由一个ADC变成两个ADC

就记住一句话就行：基本上都使用的独立模式，双重模式的话是2~8这7种模式但是很少用。她两不一样的地方就是一个起始时间

2.ADC 的配置参数

1.Clock Prescaler时钟预分频器

时钟频率越高 → 转换越快 → 每秒能采更多次
时钟频率越低 → 转换越慢 → 每秒采的次数少

这里说的转换就是电压转换成数字这个过程

转换速度 = 电压变数字的快慢，时钟越快转得越快！

同步模式Synchronous
系统主时钟 ──→ 分频 ──→ ADC时钟
   72MHz      ÷2      36MHz
              ÷4      18MHz
              
特点：
├── ADC时钟和CPU时钟同步
├── 系统时钟变，ADC也变
├── 速度快，精度高
└── 适合正常运行时使用

系统主时钟 是咋来的来着我有点忘了，让我想一想，对了，它的来源是外部高速晶振然后经过锁相环就有了系统主时钟，之后再分频给CPU和ADC他们

外部高速晶振 → 锁相环倍频 → 系统主时钟 → 分频给CPU和ADC

异步模式Asynchronous
独立时钟源（HSI 16MHz）──→ 分频 ──→ ADC时钟
                          ÷1      16MHz
                          ÷2      8MHz
                          
特点：
├── ADC时钟独立于CPU
├── 系统时钟变化（如降频省电），ADC不受影响
├── 低功耗模式下也能工作
└── 适合低功耗、时钟变化场景

2.Resolution分辨率

用尺子量长度：
├── 12-bit = 毫米尺，能测到1mm
├── 8-bit = 厘米尺，只能测到1cm  
└── 分辨率越高，刻度越细，量得越准

测电压也一样：
├── 12-bit：把3.3V分成4096份，每份0.8mV
├── 8-bit：把3.3V分成256份，每份12.9mV
└── 电压变化小于12.9mV，8-bit就看不出来！

分辨率 = 电压测量的精细程度，越高越准，但转换越慢！

分辨率不一样，测出来的电压精度不一样。

例子：真实电压 = 1.500V，参考电压3.3V

12-bit：
数字值 = 1.500 / 3.3 × 4096 = 1861
反算电压 = 1861 / 4096 × 3.3 = 1.499V ✓ 很准

8-bit：
数字值 = 1.500 / 3.3 × 256 = 116.36 → 取整116
反算电压 = 116 / 256 × 3.3 = 1.494V ✗ 差了6mV

6-bit：
数字值 = 1.500 / 3.3 × 64 = 29.09 → 取整29
反算电压 = 29 / 64 × 3.3 = 1.495V ✗ 差了5mV，更糙

结论：
├── 分辨率越高，数字值越接近真实电压
├── 分辨率越低，取整误差越大
└── 12-bit最常用，8-bit够用但糙，6-bit很快但很糙

3.Data Alignment数据对齐方式

为什么要进行左对齐和右对齐：

因为 ADC分辨率可以配置为12/10/8/6位，但数据寄存器都是16位，需要决定数据放在16位中的哪一边。

16位数据寄存器：| D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9  D8 | D7  D6  D5  D4  D3  D2  D1  D0 |

12位ADC值：     | 0   0   0   0  | B11 B10 B9  B8  B7  B6  B5  B4  B3  B2  B1  B0 |
                 ↑______________↑  ↑_________________________________________________↑
                    高位补0              12位有效数据

右对齐：数据放右边（D11~D0），左边补0 → 直接读就是0~4095
左对齐：数据放左边（D15~D4），右边补0 → 需要右移4位

为什么要左对齐

场景 原因
只想要高8位 左对齐后，直接读高8位（D15~D8），丢弃低4位
快速处理 不右移，直接取整
兼容旧设备 某些外设需要左对齐格式

4.Gain Compensation增益补偿

什么是增益误差：就是电压越大误差越大

给ADC值加一个补偿系数，让输出更准确。

补偿公式：
实际值 = ADC原始值 × (1 + Gain Compensation / 4096)

Gain Compensation = 0：不补偿（默认）
Gain Compensation = 正数：放大
Gain Compensation = 负数：缩小

5.Scan Conversion Mode扫描模式

只要用多通道，就必须开扫描模式

单通道（Scan Disabled）：
ADC只采一个通道，采完就停或重复采同一个通道。

多通道（Scan Enabled）：
ADC按顺序轮流采多个通道：
Channel 1 → Channel 2 → Channel 3 → ... → 循环

6.End Of Conversion Selection转换结束选择

  • End of single conversion：每次单个通道转换完就产生结束标志

  • End of sequence conversion：整个序列转换完才产生标志

  • 选 single：每采完一个通道就知道一次

  • 选 sequence：所有通道都采完才知道

7.Low Power Auto Wait低功耗自动等待

如果开了，ADC 转换完会等待 CPU 取走数据才采下一个，适合低速低功耗

8.Continuous Conversion Mode连续转换模式

  • Enabled：ADC 采完一遍自动从头再采，无限循环

  • Disabled：采完一遍就停，需要再触发才采

9.Discontinuous Conversion Mode不连续转换模式

把长序列分成几组，每次触发只采一组

10.DMA Continuous RequestsDMA 连续请求

  • Enabled：DMA 一直请求数据，ADC 一直采

  • Disabled：DMA 只在当前传输完成后停止请求

这里的这个配置并不是说我要开启DMA而是说当我开启了DMA之后你要不要是连续的

11.Overrun behaviour溢出处理

那我总结一下ADC就是这个你要是有多通道的话就得必须开启扫描模式IN0->IN1->IN2，这样算是一轮，要是想让他接着进行下一轮就是不停的话就要开启连续转换模式，这样就是在一直采集不停的采集，采集到的东西放在了一个寄存器里面，然后DMA就从寄存器里面开始搬运，搬到数组里面，数组搬运满之后就看你这个DMA有没有请求连续转换，如果请求连续转换了就接着进行下一轮的搬运

3.常规通道转换序列

之前我只是告诉芯片这个ADC要怎么做了，但是告诉的不具体

为什么是常规通道，是因为还有注入通道，这个注入通道我爱和交错混淆：

独立模式和双重模式都是可以用注入通道的，但是交错只能让双重模式的使用因为交错是需要两个ADC的。两个通道不能用交错吗，答案是不能的，两个通道 + 一个 ADC → ❌ 不能用交错。两个通道 + 两个 ADC → ✅ 可以用交错。。交错 = 两个 ADC 轮流采样同一个信号

1.Enable Regular Conversions开启常规通道转换功能
Enable Regular Conversions Enable 开启常规通道转换功能。
如果 Disable，ADC 就不采常规通道了（可能只用注入通道）。

2.Enable Regular Oversampling过采样功能

Enable Regular Oversampling Disable 关闭过采样功能。
过采样 = 多次采样求平均，提高精度但降低速度。

3.Number Of Conversion转换序列长度

Number Of Conversion 2 这一轮转换序列里包含几个通道。
取值范围 1~16。

4.触发方式

连续转换模式只管“停不停”，触发方式只管“怎么启动”

配置项 当前值 解释
External Trigger Conversion Source Regular Conversion launched by software 用什么方式启动这一轮转换。
这里选的是“软件触发”——需要手动调用函数启动。
External Trigger Conversion Edge None 触发边沿选择。
软件触发不需要边沿，所以是 None。
如果上面选了定时器触发，这里要选上升沿/下降沿。

5.Rank 1（第1个通道的配置）Rank 2（第2个通道的配置）

配置项 当前值 解释
Channel Channel 5 这一位（Rank）要采的是通道5。
Sampling Time 2.5 Cycles 采样时间 = ADC 对这个通道采一次需要多长时间。
2.5 Cycles 是最快的一档。
Offset Number No offset 偏移校准，一般不用，选 No offset。
配置项 当前值 解释
Channel Channel 5 这一位要采的是通道5。
Sampling Time 2.5 Cycles 同上。
Offset Number No offset 同上。

采样时间是快了好还是慢了好：说看一下模拟电压是多少，看完之后我就开始转换了

2.5 Cycles = ADC 采样需要 2.5 个 ADC 时钟周期的时间。

开始采样 → [采样时间] → 开始转换 → [转换时间] → 完成
           ↑_________↑              ↑_____↑
          （2.5 Cycles）         （12.5 Cycles 固定）
           ↑__________________________↑
                       总时间 = 15 Cycles

4.注入通道开关

什么时候用注入通道

场景1：紧急事件

你正在连续采室温（常规）
突然火灾报警来了
立刻暂停常规，采火灾传感器（注入）
采完再继续采室温

场景2：精确定时

常规通道一直在采波形
每到 PWM 的某个时刻
需要精确采一个电流值（注入）

场景3：示波器触发

常规通道在滚动显示
检测到下降沿时
立即采一个精确值（注入）

5.模拟看门狗（Analog Watchdog）的开关

什么时候用

场景1：过压保护

监控电源电压
如果超过 3.6V，立即触发中断
关闭电源或报警

场景2：欠压检测

监控电池电压
如果低于 3.0V，触发中断
提醒用户充电

场景3：信号异常监测

监控传感器输出
如果超出正常范围，说明传感器故障

为什么有三个（1、2、3）

STM32 有多个模拟看门狗，可以同时监控不同的通道：

Analog Watchdog 1：监控通道0-3，范围 1.0V-3.0V
Analog Watchdog 2：监控通道4-7，范围 0.5V-2.5V
Analog Watchdog 3：监控通道8-11，范围 2.0V-3.3V

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