《STM32F407 探索者开发指南》第三十二章 内部温度传感器实验

正点原子运营

第三十二章 内部温度传感器实验

1）实验平台：正点原子探索者STM32F407开发板

2) 章节摘自【正点原子】STM32F407开发指南 V1.1

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=609294673401

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/stm32/zdyz_stm32f407_explorerV3.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）STM32技术交流QQ群:151941872

本章，我们将介绍STM32F407的内部温度传感器并使用它来读取温度值，然后在LCD模块上显示出来。

本章分为如下几个小节：

32.1 内部温度传感器简介

32.2 硬件设计

32.3 程序设计

32.4 下载验证

32.1 内部温度传感器简介

STM32F407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)。对于STM32F407系列来说，该温度传感器在内部和ADC1_INP16（STM32F40xx/F41xx系列）或ADC_IN18（STM32F42xx/F43xx）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。STM32F4的内部温度传感器支持的温度范围为：-40~125度。精度为±1.5℃左右。

STM32F407内部温度传感器的使用很简单，只要设置一下内部ADC，并激活其内部温度传感器通道就差不多了。关于ADC的设置，我们在上一章已经进行了详细的介绍，这里就不再多说。接下来我们介绍一下和温度传感器设置相关的两个地方。

第一个地方，我们要使用STM32F407的内部温度传感器，必须先激活ADC的内部通道，这里通过ADC_CCR的VSENSEEN位（bit23）设置。设置该位为1则启用内部温度传感器。

第二个地方，STM32F407ZGT6的内部温度传感器固定的连接在ADC1的通道16上，所以，我们在设置好ADC1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了。根据这个值，我们就可以计算出当前温度。计算公式如下：

式子中：

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：mv/℃或uv/℃）（典型值：4.3mv/℃）。

利用以上公式，我们就可以方便的计算出当前温度传感器的温度了。

现在，我们就可以总结一下STM32内部温度传感器使用的步骤了，如下：

1）设置ADC，并开启ADC_CR2的VSENSEEN位。

关于如何设置ADC，请参考上一章对单通道ADC采集实验的设置，都是大同小异。然后，我们需要设置ADC_CR2寄存器的VSENSEEN位为1，开启内部温度传感器。

2）读取ADC通道16的AD值，计算结果。

在设置完之后，我们就可以读取温度传感器的电压值了，得到该值就可以用上面的公式计算温度值了。

32.2 硬件设计
1. 例程功能

通过ADC1的通道16读取STM32F407内部温度传感器的电压值，并将其转换为温度值，显示在TFTLCD屏上。LED0闪烁用于提示程序正在运行。

2. 硬件资源

1）LED灯

    LED0 – PF9

2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)

3）正点原子2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)

4）ADC1 通道16

5）内部温度传感器

3. 原理图

ADC和内部温度传感器都属于STM32F407内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作，我们需要用到TFTLCD模块显示结果。

32.3 程序设计
32.3.1 ADC的HAL库驱动

本实验用到的ADC的HAL库API函数前面都介绍过，具体调用情况请看程序解析部分。下面介绍读取内部温度传感器ADC值的配置步骤。

读取内部温度传感器ADC值配置步骤

1）开启ADC时钟

通过__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE函数开启ADC1的时钟。

2）设置ADC1，开启内部温度传感器

调用HAL_ADC_Init函数来设置ADC1时钟分频系数、分辨率、模式、扫描方式、对齐方式等信息。

注意：该函数会调用：HAL_ADC_MspInit回调函数来完成对ADC底层的初始化，包括：ADC1时钟使能、ADC1时钟源的选择等。

3）配置ADC通道并启动AD转换器

调用HAL_ADC_ConfigChannel()函数配置ADC1通道16，根据需求设置通道、序列、采样时间和校准配置单端输入模式或差分输入模式等。然后通过HAL_ADC_Start函数启动AD转换器。

4）读取ADC值，计算温度

这里选择查询方式读取，在读取ADC值之前需要调用HAL_ADC_PollForConversion等待上一次转换结束。然后就可以通过HAL_ADC_GetValue来读取ADC值。最后根据上面介绍的公式计算出温度传感器的温度值。

32.3.2 程序流程图

图32.3.2.1 内部温度传感器实验程序流程图

32.3.3 程序解析
1. adc驱动代码

这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。ADC驱动源码包括两个文件：adc.c和adc.h。

adc.h头文件只有一个宏定义和一些函数的声明，该宏定义如下：

1. #define ADC_TEMPSENSOR_CHX             ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR

复制代码

ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR就是ADC1通道16连接内部温度传感器的通道16宏定义。我们在定义为ADC_TEMPSENSOR_CHX，可以让大家更容易理解这个宏定义的含义。

下面我们直接介绍adc.c的程序，首先是ADC初始化函数，其定义如下：

1. /**
   
2. *@brief       ADC 内部温度传感器 初始化函数
   
3. *  @note      本函数还是使用adc_init对ADC进行大部分配置,有差异的地方再单独配置
   
4. *             注意: STM32F4内部温度传感器只连接在ADC1的通道16上, 其他ADC无法进行转换.
   
5. *
   
6. *@param       无
   
7. *@retval      无
   
8. */
   
9. voidadc_temperature_init(void)
   
10. {
    
11.    adc_init();               /* 先初始化ADC */
    
12.     ADC->CCR |= 1 << 23;    /* 使能内部温度传感器 */
    
13. }

复制代码

该函数调用adc_init函数配置了ADC的基础功能参数，我们对内部温度传感器的初始化步骤与普通ADC类似，为了不重复编写代码，我们用位操作函数开启内部温度传感器，把ADC_CCR的VSENSEEN位置1，即ADC->CCR |= 1 << 23;这样子就可以完成对内部温度传感器通道的初始化工作。adc_init的实现代码，可以回顾以下ADC章节内容。

下面是获得ADC转换后的结果函数，其定义如下：

1. /**
   
2. *@brief       获取内部温度传感器温度值
   
3. *@param       无
   
4. *@retval      温度值(扩大了100倍,单位:℃.)
   
5. */
   
6. shortadc_get_temperature(void)
   
7. {
   
8.     uint32_t adcx;
   
9.     short result;
   
10.     double temperature;
    
11.    adcx =adc_get_result_average(ADC_TEMPSENSOR_CHX, 10);
    
12.                                                      /* 读取内部温度传感器通道,10次取平均 */
    
13.    temperature = (float)adcx*(3.3/4096);              /* 获取电压值 */
    
14.    temperature = (temperature - 0.76)/0.0025 + 25;  /* 将电压值转换为温度值 */
    
15.    result = temperature *= 100;                        /* 扩大100倍. */
    
16.     return result;
    
17. }

复制代码

该函数先是调用前面ADC实验章节写好的adc_get_result_average函数取获取通道ch的转换值，然后通过温度转换公式，返回温度值。

本实验都是基于ADC实验实现的函数进行调用实现的，所以对于函数的实现比较模糊的，请回顾前面一章，都有详细的讲解。

2. main.c代码

在main.c里面编写如下代码：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     short temp;
   
4.    HAL_Init();                                  /* 初始化HAL库 */
   
5.    sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);     /* 设置时钟, 168Mhz */
   
6.    delay_init(168);                            /* 延时初始化 */
   
7.    usart_init(115200);                        /* 串口初始化为115200 */
   
8.    led_init();                                  /* 初始化LED */
   
9.    lcd_init();                                  /* 初始化LCD */
   
10.    adc_temperature_init();                   /* 初始化ADC内部温度传感器采集 */
    
11.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
12.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "TemperatureTEST", RED);
    
13.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
14.    lcd_show_string(30, 120, 200, 16, 16, "TEMPERATE:00.00C", BLUE);
    
15.     while (1)
    
16.     {
    
17.        temp =adc_get_temperature();     /* 得到温度值 */
    
18.        if (temp < 0)
    
19.        {
    
20.            temp = -temp;
    
21.            lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, "-", BLUE);/* 显示负号 */
    
22.        }
    
23.        else
    
24.        {
    
25.            lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, " ", BLUE); /* 无符号 */
    
26.        }
    
27. /* 显示整数部分 */
    
28.        lcd_show_xnum(30 + 11 * 8, 120, temp / 100, 2, 16, 0, BLUE);
    
29. /* 显示小数部分 */
    
30.        lcd_show_xnum(30 + 14 * 8, 120, temp % 100, 2, 16, 0X80, BLUE);
    
31.        LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁,提示程序运行 */
    
32.        delay_ms(250);
    
33.     }
    
34. }

复制代码

该部分的代码逻辑很简单，先是得到温度值，再根据温度值判断正负值，来显示温度符号，再显示整数和小数部分。

32.4 下载验证

将程序下载到开发板后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示的内容如图32.4.1所示：     

图32.4.1 内部温度传感器实验测试图

大家可以看看你的温度值与实际是否相符合（因为芯片会发热，所以一般会比实际温度偏高）？