实战经验|STM32U5ADC自校准不成功的问题分析

原创 STM32单片机 2023-12-10 16:36

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关键词：STM32U5，ADC

目录预览

1、引言

2、问题

3、问题解决

4、小结

引言

很多 STM32 系列中的 ADC 都带有自校准的功能。它提供了一个自动校准的过程，用于驱动包括 ADC 上电/掉电序列在内的所有校准动作。在这个过程中，ADC 计算出一个校准因子，并在内部应用到此 ADC 模块，直到下一次 ADC 掉电。在执行任何 ADC 操作之前必须校准，以消除芯片之间 ADC 结果的偏差。

问题

2.1. 问题详情

客户使用 STM32U575ZIT6Q 验证 ADC4 时，使用 STM32CubeMX 配置后生成工程项目。因为使用 ADC 进行采样转换前，必须要做 ADC 的自校准。于是在 main 函数中加入自校准代码，如图 1 所示。

图1.代码：ADC 自校准

然而，在运行代码的情况下，发现 PC 指针最后跑到这个 Calibration Error 的Error_Handler()里。也就是说，执行自校准失败了！

再检查进入 Error_Handler()发生的问题，发现在执行HAL_ADCEx_Calibration_Start()时陷在了下面这个 Loop 当中，如图 2 所示。

图2.代码：等待 ADC 自校准完成

也就是说，ADCAL 位被置 1 后，始终没有被硬件清 0，代表自校准始终不成功。

2.2. 问题分析

查看 STM32U5 的参考手册 RM0456 中关于自校准的描述。考虑到校准没有成功，那么应该看看是不是自校准需要哪些条件，而这些条件并没有成立。

于是，在 ADC 章节中的 Calibration 小节找到了这么一段话，如图 3 所示。

图3.ADC 自校准要求条件

也就是说，在初始化自校准之前，需要保证 3 个条件：

1) ADC 的电压调整器已经使能并正常工作（ADVREGEN = 1 且 LDORDY =1）

2) ADC 没有打开（ADEN=0）

3) 自动掉电模式没有使能（AUTOFF = 0）

回到刚才等待 ADC 自校准完成的代码，当指针停留到这边时，在线调试检查各个标志位情况，发现 ADVREGEN=1，ADEN=0，AUTOFF=0，LDORDY=0。所以，可以肯定的是就是 LDORDY 不为 1，也就是说 ADC 的电压调整器还没有准备好，导致了自校准无法成功并退出。

在 STM32U5 中，引入了一个新的 ADC 特性，叫 ADC 电压调整器（ADC voltageregulator）。在使用 ADC 之前，这个电压调整器必须被使能并且能够稳定工作。可以通过将 ADC_CR 寄存器中的 ADVREGEN 位置 1 来使能它，然后必须要等这个电压调整器的启动时间之后，才可以正常启动自校准或者使用 ADC。这个 LDO 有没有准备好，可以通过 ADC_ISR 寄存器中的 LDORDY 这个位来判断。LDORDY=1 才代表了 LDO 已经准备好了。

回到客户的问题，可以知道即使 ADVREGEN 置 1 了，LDORDY 始终没有置起来，电压调整器没有启动工作，难道是 ADC 的这个电压调整器坏掉了？

别急，想到电源的问题，还不能忘了参考手册的另一个章节：电源控制 PWR。翻到PWR 这一章，先要考虑到，与 ADC 相关的电源为 VDDA，所以要重点查看 VDDA 的内容。找到 Independent analog peripherals supply 这一小节，可以看以下关键的句子，如图 4。

图4.独立的模拟外设供电

从图中黄色高亮的文字，我们可以了解到，STM32U5 的 VDDA 在控制上还跟其他系列不一样，它有一个开关来选择是否隔离。芯片复位后，VDDA 提供的 ADC 和模拟开关控制在逻辑和电气上是隔离的，因此不可用。一旦 VDDA 电源存在，就必须在使用模拟外设之前，通过在 PWR_SVMCR 寄存器中将 ASV 置位来消除隔离。也就是说，要想使用ADC，必须先将 ASV 置位来消除隔离。

在 PWR_SVMCR 寄存器的解释中，也可以看到 ASV 位的描述中要求将此位强制置 1才可以使用模拟外设，如图 5。