STM32学习心得二十四：内部温度传感器原理及实验

记录一下，方便以后翻阅~
主要内容：
1） STM32内部温度传感器概述；
2） 相关实验代码解读。
实验功能：系统启动后，实时将内部温度传感器的值传至串口助手上。
官方资料：《STM32中文参考手册V10》第11章——温度传感器
1. 内部温度传感器框图

2. STM32内部温度传感器概述
2.1 STM32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)；
2.2 该温度传感器在内部和ADCx_IN16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；
2.3 温度传感器模拟输入推荐采样时间是17.1μs（最快）；
2.4 STM32的内部温度传感器支持的温度范围为：-40~125度。精度比较差，为±1.5℃左右。
备注：内部温度传感器更适合于检测温度的变化，而不是测量绝对温度。如果需要测量绝度温度，应该使用一个外部温度传感器。
3. STM32F10x系列芯片ADC通道和引脚对应关系

4. 内部温度传感器使用注意事项：
4.1 要使用STM32的内部温度传感器，必须先激活ADC的内部通道，通过ADC_CR2寄存器的TSVREFE位（bit23）设置。设置该位为1则启用内部温度传感器。

4.2 STM32的内部温度传感器固定的连接在ADC的通道16上，所以，在设置好ADC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。根据该值，可计算出当前温度，公式如下：
T=[(V25-Vsense)/Avg_Slope]+25
上式中：
V25——Vsense在25度时的数值（典型值为：1.43）；
Avg_Slope——温度与Vsense曲线的平均斜率（单位为mv/℃或uv/℃）（典型值为4.3Mv/℃）；
利用以上公式，可以计算出当前温度传感器的温度。

5. 开启内部温度传感器步骤：
5.1 选择ADC_IN16输入通道；
5.2 设置采样时间大于17.1us；
5.3 设置ADC_CR2的TSVREFE位，打开内部温度传感器；
5.4 设置ADON位启动转换；
5.5 读取ADC结果；
5.6 计算。
6. 相关实验代码解读
6.1 tsensor.h头文件代码解读

#ifndef __TSENSOR_H
#define __TSENSOR_H 
#include "stm32f10x.h"  
short Get_Temprate(void);                
void Adc_Init(void);                     
u16  Get_Adc(u8 ch);                      
u16  Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times);        
#endif 

6.2 tsensor.c文件代码解读

#include "tsensor.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h" 
//编写Adc_Init初始化函数//
void Adc_Init(void)  
{
 ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 
 //使能GPIOA,ADC1通道时钟//
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE );   
 //设置ADC时钟，对RCC_CFGR时钟配置寄存器的位[14~15] ADCPRE操作//
 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   
 ADC_DeInit(ADC1);  //将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值//
 //ADC_InitStructure参数设置//
 //ADC_CR1寄存器，位[19:16]：DUALMODE双模式选择，ADC_Mode_Independent=0x00000000，独立模式//
 ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
 //ADC_CR1寄存器，位8：SCAN扫描模式，0关闭扫描模式//
 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 
 //ADC_CR2寄存器，位1：CONT连续转换，0单次转换模式//
 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; 
 //ADC_CR2寄存器，位[19:17]：EXTSEL选择启动规则通道组转换的外部事件，ADC_ExternalTrigConv_None=0x000E0000，SWSTART软件控制// 
 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; 
 //ADC_CR2寄存器，位11：ALIGN数据对齐，ADC_DataAlign_Right=0x00000000，右对齐//
 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; 
 //ADC_SQR1寄存器，位[23:20]：L规则通道序列长度，1指1个转换，即位[23:20]设为0000//
 ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; 
 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); 
 //ADC_CR2寄存器，位23：TSVREFE温度传感器和Vrefint使能，启动温度传感器//
 ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); 
 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                          //使能指定的ADC1//
 //下面四个函数用于校准//
 ADC_ResetCalibration(ADC1);                     //重置指定的ADC1的复位寄存器//
 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));     //获取ADC1重置校准寄存器的状态,设置状态则等待//
 ADC_StartCalibration(ADC1);                     //开启AD校准//
 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));          //获取指定ADC1的校准程序,设置状态则等待//
}
//编写Get_Adc函数，获取温度传感器的原始值（二进制转十进制的值）//
u16 Get_Adc(u8 ch)   
 {
  //设置指定ADC的规则组通道，四个入口参数//
 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );         
 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);            //使能指定的ADC1的软件转换启动功能//
 while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));    //等待转换结束，EOC=1时，转换完成，则While停止//
 return ADC_GetConversionValue(ADC1);               //返回最近一次ADC1规则组的转换结果//
 }
//取times次,然后平均，取温度传感器采集的原始值（十进制值）//
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
 u32 temp_val=0;
 u8 t;
 for(t=0;t<times;t++)
 {
  temp_val+=Get_Adc(ch);
  delay_ms(5);
 }
 return temp_val/times;
}     
short Get_Temprate(void)                     //获取内部温度传感器温度值//
{
 u32 adcx;
 double temperate;
 adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_16,20);    //读取通道16,20次取平均//
 temperate=(float)adcx*(3.3/4096);           //先转成电压值//
 temperate=(1.43-temperate)/0.0043+25;       //再转换为温度值//   
 return temperate;
}

6.3 main.c文件代码解读

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"  
#include "tsensor.h"
 int main(void)
 {  
 float temp;   
 delay_init();          //延时函数初始化   
 uart_init(115200);     //串口初始化为115200
 LED_Init();            //初始化与LED连接的硬件接口
 Adc_Init();            //ADC初始化        
 while(1)
 {
  temp=Get_Temprate();  //得到温度值// 
  printf("芯片温度:%.1f\n",temp); 
  LED0=!LED0;
  delay_ms(500); 
 } 
}

7. 实验效果

旧知识点
1）复习如何新建工程模板，可参考STM32学习心得二：新建工程模板；
2）复习基于库函数的初始化函数的一般格式，可参考STM32学习心得三：GPIO实验-基于库函数；
3）复习寄存器地址，可参考STM32学习心得四：GPIO实验-基于寄存器；
4）复习位操作，可参考STM32学习心得五：GPIO实验-基于位操作；
5）复习寄存器地址名称映射，可参考STM32学习心得六：相关C语言学习及寄存器地址名称映射解读；
6）复习时钟系统框图，可参考STM32学习心得七：STM32时钟系统框图解读及相关函数；
7）复习延迟函数，可参考STM32学习心得九：Systick滴答定时器和延时函数解读；
8）复习ST-LINK仿真器的参数配置，可参考STM32学习心得十：在Keil MDK软件中配置ST-LINK仿真器；
9）复习ST-LINK调试方法，可参考STM32学习心得十一：ST-LINK调试原理+软硬件仿真调试方法；
10）复习如何对GPIO进行复用，可参考STM32学习心得十二：端口复用和重映射；
11）复习串口通信相关知识，可参考STM32学习心得十四：串口通信相关知识及配置方法；
12）复习ADC原理及一般配置步骤，可参考STM32学习心得二十三：ADC转换原理及模数转换实验。