實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn) | STM32U5 ADC 自校準(zhǔn)不成功的問題分析

關(guān)鍵詞：STM32U5，ADC

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1、引言

2、問題

3、問題解決

4、小結(jié)

01

引言

很多 STM32 系列中的 ADC 都帶有自校準(zhǔn)的功能。它提供了一個(gè)自動(dòng)校準(zhǔn)的過程，用于驅(qū)動(dòng)包括 ADC 上電/掉電序列在內(nèi)的所有校準(zhǔn)動(dòng)作。在這個(gè)過程中，ADC 計(jì)算出一個(gè)校準(zhǔn)因子，并在內(nèi)部應(yīng)用到此 ADC 模塊，直到下一次 ADC 掉電。在執(zhí)行任何 ADC 操作之前必須校準(zhǔn)，以消除芯片之間 ADC 結(jié)果的偏差。

02

問題

2.1. 問題詳情

客戶使用 STM32U575ZIT6Q 驗(yàn)證 ADC4 時(shí)，使用 STM32CubeMX 配置后生成工程項(xiàng)目。因?yàn)槭褂?ADC 進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換前，必須要做 ADC 的自校準(zhǔn)。于是在 main 函數(shù)中加入自校準(zhǔn)代碼，如圖 1 所示。

圖1.代碼：ADC 自校準(zhǔn)

然而，在運(yùn)行代碼的情況下，發(fā)現(xiàn) PC 指針最后跑到這個(gè) Calibration Error 的Error_Handler()里。也就是說，執(zhí)行自校準(zhǔn)失敗了！

再檢查進(jìn)入 Error_Handler()發(fā)生的問題，發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行HAL_ADCEx_Calibration_Start()時(shí)陷在了下面這個(gè) Loop 當(dāng)中，如圖 2 所示。

圖2.代碼：等待 ADC 自校準(zhǔn)完成

也就是說，ADCAL 位被置 1 后，始終沒有被硬件清 0，代表自校準(zhǔn)始終不成功。

2.2. 問題分析

查看 STM32U5 的參考手冊(cè) RM0456 中關(guān)于自校準(zhǔn)的描述?？紤]到校準(zhǔn)沒有成功，那么應(yīng)該看看是不是自校準(zhǔn)需要哪些條件，而這些條件并沒有成立。

于是，在 ADC 章節(jié)中的 Calibration 小節(jié)找到了這么一段話，如圖 3 所示。

圖3.ADC 自校準(zhǔn)要求條件

也就是說，在初始化自校準(zhǔn)之前，需要保證 3 個(gè)條件：

1) ADC 的電壓調(diào)整器已經(jīng)使能并正常工作（ADVREGEN = 1 且 LDORDY =1）

2) ADC 沒有打開（ADEN=0）

3) 自動(dòng)掉電模式?jīng)]有使能（AUTOFF = 0）

回到剛才等待 ADC 自校準(zhǔn)完成的代碼，當(dāng)指針停留到這邊時(shí)，在線調(diào)試檢查各個(gè)標(biāo)志位情況，發(fā)現(xiàn) ADVREGEN=1，ADEN=0，AUTOFF=0，LDORDY=0。所以，可以肯定的是就是 LDORDY 不為 1，也就是說 ADC 的電壓調(diào)整器還沒有準(zhǔn)備好，導(dǎo)致了自校準(zhǔn)無法成功并退出。

在 STM32U5 中，引入了一個(gè)新的 ADC 特性，叫 ADC 電壓調(diào)整器（ADC voltageregulator）。在使用 ADC 之前，這個(gè)電壓調(diào)整器必須被使能并且能夠穩(wěn)定工作?？梢酝ㄟ^將 ADC_CR 寄存器中的 ADVREGEN 位置 1 來使能它，然后必須要等這個(gè)電壓調(diào)整器的啟動(dòng)時(shí)間之后，才可以正常啟動(dòng)自校準(zhǔn)或者使用 ADC。這個(gè) LDO 有沒有準(zhǔn)備好，可以通過 ADC_ISR 寄存器中的 LDORDY 這個(gè)位來判斷。LDORDY=1 才代表了 LDO 已經(jīng)準(zhǔn)備好了。

回到客戶的問題，可以知道即使 ADVREGEN 置 1 了，LDORDY 始終沒有置起來，電壓調(diào)整器沒有啟動(dòng)工作，難道是 ADC 的這個(gè)電壓調(diào)整器壞掉了？

別急，想到電源的問題，還不能忘了參考手冊(cè)的另一個(gè)章節(jié) ：電源控制 PWR。翻到PWR 這一章，先要考慮到，與 ADC 相關(guān)的電源為 VDDA，所以要重點(diǎn)查看 VDDA 的內(nèi)容。找到 Independent analog peripherals supply 這一小節(jié)，可以看以下關(guān)鍵的句子，如圖 4。

圖4.獨(dú)立的模擬外設(shè)供電

從圖中黃色高亮的文字，我們可以了解到，STM32U5 的 VDDA 在控制上還跟其他系列不一樣，它有一個(gè)開關(guān)來選擇是否隔離。芯片復(fù)位后，VDDA 提供的 ADC 和模擬開關(guān)控制在邏輯和電氣上是隔離的，因此不可用。一旦 VDDA 電源存在，就必須在使用模擬外設(shè)之前，通過在 PWR_SVMCR 寄存器中將 ASV 置位來消除隔離。也就是說，要想使用ADC，必須先將 ASV 置位來消除隔離。

在 PWR_SVMCR 寄存器的解釋中，也可以看到 ASV 位的描述中要求將此位強(qiáng)制置 1才可以使用模擬外設(shè)，如圖 5。

圖5.ASV 位描述

ASV 的配置是沒有在 STM32CubeMX 中進(jìn)行配置的，所以需要在后期添加。所以，很可能就是因?yàn)闆]有將 ASV 置位以使能 VDDA，導(dǎo)致 ADC 外設(shè)被隔離，并沒有得到供電，所以 ADC 的電壓調(diào)整器不可能正常工作，LDORDY 也不可能為 1。

03

問題解決

在工程項(xiàng)目中搜索 ASV，可以找到兩個(gè) API，如圖 6。

圖6.VDDA 使能或禁用 API

也就是說，我們需要先將 HAL_PWREx_EnableVddA()添加到代碼中。因?yàn)槠鋵儆贛SP 硬件配置，所以將其加到 HAL_MspInit()函數(shù)，如圖 7 所示。

圖7.修改過的 HAL_MspInit()函數(shù)

再重新編譯，然后執(zhí)行指令代碼，就可以看到 ADC 的自校準(zhǔn)可以正常完成，PC 指針已經(jīng)可以正常跑到自校準(zhǔn)后面的代碼了。

04

小結(jié)

在 STM32U5 中，為了更好地控制功耗，ADC 中加入電壓調(diào)整器和 VDDA 隔離功能。這與以往的 STM32 有所不同，需要注意一下。使用 ADC 等模擬外設(shè)前，需要注意將PWR_SVMCR 寄存器中將 ASV 置位來消除隔離。

其實(shí)不僅僅是 VDDA 可以隔離，VDDIO2 也是可以的，通過 PWR_SVMCR 寄存器的IO2SV 位進(jìn)行控制。

如果仔細(xì)看過 STM32U5 的 ADC 例程，可以看到 HAL_MspInit()的內(nèi)容是這么寫的，如圖 8 所示。

圖8.例程的 HAL_MspInit()函數(shù)

可以看到，在 MSP 初始化里，不僅使能了 VDDA，還使能了 VDDIO2。所以要使用VDDIO2 相關(guān) I/O 的，也需要注意一下。

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