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ADC和GPIO的关系

news 2025/9/21 10:46:15

ADC和GPIO的关系

总结：

ADC：模拟输入，输入连续的信号，也就是一个连续变化的电压值，将他们转换成一个数字代码（比如说12位二进制数），需要借助GPIO引脚，因为ADC位于芯片内部，需要GPIO引脚与外界连接。

GPIO：数字输入，输入离散的信号，整个过程只需要知道高低（比如说LED亮灭，按键开关），将他们转换成0 1，不需要ADC参与。

物理上ADC，和GPIO是一个二选一的过程，一个时间只能使用一个，如果非要一起使用，可以用分时复用。

二、特殊场景：如何“既使用ADC又使用GPIO数字功能”

虽然不能同时使用，但我们可以通过分时复用的方式，在不同时间让同一个引脚服务于不同的目的。这就需要程序来动态地切换GPIO的模式。

场景一：智能省电的传感器读取

这是一个非常经典的应用。

需求：一个电池供电的设备，连接了一个耗电量较大的模拟传感器（比如某些气体传感器）。你只需要在特定条件下才读取它的高精度模拟值。
操作：
- 大部分时间：将引脚配置为数字输入。你可以用一个简单的GPIO_ReadPin()来持续、快速地、低功耗地监测这个引脚的电平。
- 当数字输入检测到某种变化（例如，引脚电平变高，表示“有事件发生”）时，软件动态地将引脚模式重新配置为模拟输入。
- 然后启动ADC，进行一次精确的电压测量，获取详细的数据。
- 测量完成后，再次将引脚配置回数字输入模式，继续低功耗监控。
好处：极大地降低了系统功耗。数字输入电路的功耗远低于让ADC持续工作的功耗。

代码逻辑示意：

// 初始化：先配置为数字输入，用于唤醒监测
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(SENSOR_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);while(1) {// 低功耗模式，等待数字信号唤醒if (HAL_GPIO_ReadPin(SENSOR_GPIO_Port, SENSOR_Pin) == GPIO_PIN_SET) {// 切换到模拟模式进行精确测量GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;HAL_GPIO_Init(SENSOR_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);HAL_ADC_Start(&hadc);value = HAL_ADC_GetValue(&hadc); // 获取ADC值HAL_ADC_Stop(&hadc);// 处理ADC数据...// 处理完后，切回数字输入模式，继续监听GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;HAL_GPIO_Init(SENSOR_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);}
}

场景二：硬件故障诊断或通道切换

需求：系统有多个信号源可能连接到同一个ADC通道（通过外部模拟开关选择）。你需要先确认哪个信号源是“活跃的”（有电压）。
操作：
1. 先配置为数字输入，快速扫描所有可能的来源。如果读到高电平，说明那条线路上有信号。
2. 然后控制外部模拟开关，将那条“活跃的”线路接通。
3. 最后再将MCU引脚切换为模拟输入，进行精确的ADC采样。

场景三：识别设备类型（不常见但很巧妙）

需求：一个接口可以插入两种设备：一种输出数字信号（如开关），一种输出模拟信号（如电位器）。
操作：
1. 先配置为数字输入并上拉。读取引脚状态。
2. 如果读到的值是稳定的0或1，则判断为数字设备。
3. 如果读到的值不稳定（因为模拟电压可能处在数字门槛电压附近，导致读值抖动），或者不符合数字特征，则切换为模拟输入，读取ADC值来判断是哪种模拟设备。