サーミスタは温度により抵抗値が変化する特性をもった素子で温度計に適しているのはNTC特性をもったものです。 NTC特性のものは温度上昇につれ、抵抗値がゆるやかに減少するタイプですが、直線的な変化でなく非線形な特性となっています。

今回使用するサーミスタは103AT-2でB定数は3435K,　基準温度T₂₅(25℃)でのサーミスタの抵抗値R₂₅は10kΩです。サーミスタ抵抗値Rと温度Tの関係式は下記のものですが、この関係式の温度は絶対温度(K)です。

温度と抵抗値は自然対数の関数となっており、グラフを対数表で表すと温度上昇につれなだらかに抵抗値が減少しているのがわかります。データシートにある抵抗値と上記の計算式による値はほぼ一致しているのが確認できます。

温度をマイコンで計測するにはサーミスタの抵抗値を知る必要があります。抵抗値を知るには電圧に変換したアナログ値をマイコンで読み取り、マイコンプログラム内で抵抗値に変換します。

このサンプルでは上限電圧としてのマイコン電圧Vdd(3.3V)とGND間にサーミスタRと抵抗器Ro（サーミスタのR₂₅と同じ程度の値のもの 10kΩ ）を直列に接続しています。中間の電圧Vが温度変化に応じて変化しますのでこの電圧をAD変換で読み取り、下記の式で抵抗値に変換します。

サーミスタの抵抗値がわかればあとは温度に変換する式に入力して演算すればよいわけですが、この式では自然対数を使った算術演算をしなければなりません。非線形な演算のため、通常の整数での演算ではなく浮動小数点型変数を使用したものとなります。

この演算を実現するには、まず自然対数log関数を使用するために"math.h"をインクルードしておく必要があります。次に温度を浮動小数点型変数で演算してください。得られた演算値をシリアル通信でモニターに送り 小数点表示させるのですが、あとはマイコン特有の注意点はなく、プログラミングの問題です。 サーミスタ抵抗-温度関係式 では絶対温度ですので、273.15を引いて摂氏（セルシウス温度）に換算します。

抵抗値に相当する電圧(ADCValue_IN0)をAD変換で取り込むのですがこのサンプルプログラムでは連続変換に指定していますので任意のタイミングで取得でき、141行で抵抗値に変換しています。3.3V入力時にデジタル値4096となるようにしています。142行は表示数字桁数を設定するものです。

143行でlog関数による浮動小数点演算を実施して温度を求めています。144行は表示数字桁数の設定です。

0.5秒周期でサーミスタ抵抗値と温度を表示しています。サーミスタ温度-抵抗値特性表の値とほぼ一致していることが確認できます。指でサーミスタをつまむと温度が体温近くまで上昇するのがわかります。

このサンプルプログラムは簡易的なものですが、STM32F103RB搭載Cortex-M3コアで浮動小数点演算を使った例を扱いました。他に、非線形演算のSIN関数、COS関数などをつかったアプリにも応用できます。

加速度センサKXTC9-2050 は±2Gの範囲内で加速度を検出できます。仕様表1の出力から、例えば、X,Y軸を水平面とし、Z軸に重力方向にセンサを設置すると、X,Y出力は重力成分はゼロなので1.65V, Z軸出力は1G分を含むので2.32(=1.65+0.66)Vとなるはずです。

加速度センサは加速度を検知するものですが信号には重力加速度成分をオフセット分（DC成分）として含んでいます。重力Gは9.8[m/sec²]で地面の向きに一定にかかっている加速度です。

通常、加速度は動作に伴って発生するものなのですが、この重力加速度成分はセンサを静止させても発生しています。どういうことでしょうか。

加速度センサでは実際の動作から 重力加速度成分を直接検出しているのではなく、重力に対する垂直抗力を検出しているのです。したがって、机上など水平面に静止させると重力加速度Gと釣り合っている垂直抗力が重力Gとして検出されます。

このため、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分の向きは実際の重力とは逆向きとなりますので、実際の動作の加速度にオフセット分（DC分）として含まれます。例えばZ軸の実際の重力方向（マイナス方向）に自由落下させると加速度センサ出力のZ軸成分は垂直抗力による重力オフセット分がキャンセルされてゼロ、つまり1.65Vになります。

加速度センサを扱ったアプリケーションで、傾きを検知するには各軸のオフセット分である重力成分だけを検出して計測すればよく、動作の中の加速度を検知するには各軸のオフセット分を除いた加速度成分を検出して計測すればよいわけです。また、衝撃は瞬時に発生した減速時の加速度成分で計測します。

加速度センサはアイディアしだいでさまざまな用途に発展できる面白いセンサです。今回はその前準備として加速度センサの出力がどのようなものであるかを確認するために加速度3軸分の加速度出力をモニターするアプリを作成します。

今回は仕様書どおりの加速度出力を確認するためのアプリプログラムを作成していきます。

加速度はアナログ入力信号としてSTM32のAD変換を使用します。ペリフェラルAD変換はADコンバータ【STM32のADコンバータ詳細】で解説しています。

STM32のAD変換ではアナログ信号入力のパラメータとして、センサの出力インピーダンスを指定する必要があります。メーカーの仕様表3(データシート)より出力インピーダンスは平均32kΩとなっています。

加速度センサの信号をモニターするアプリにはアナログ入力3点およびPCへのシリアル通信を使用します。今回の AD変換 はアナログ信号が3点ありますのでDMA(Direct Memorry Access)と組み合わせると効率がよいです。

実際のプログラムではX,Y,Z軸3点アナログ信号入力用にそれぞれポートPA0,PA1,PA4をアナログ入力AD1_CH0,AD1_CH1,AD1_CH4に設定し、AD変換を連続変換モードとして複数チャネルデータをDMAによりメモリに自動転送しています。

取得したアナログデータは電圧値（整数）に変換してからさらに文字列に変換してシリアル通信で送信しています。

AD変換の初期設定では使用するチャネルの指定と加速度センサの出力インピーダンスに合わせて指定します。

このアプリでは1秒毎に加速度成分のX軸,Y軸,Z軸の電圧値（整数）をシリアル送信してPCターミナルでモニターしています。加速度センサーをX,Y軸平面上に静止させているのでZ軸に重力加速度成分がオフセット分として追加していることが確認できます。

静止しているため、重力の影響を受ける成分（垂直抗力分）だけ 基準値約1.65Vに対して出力に変化が現れます。

X軸、Y軸についても重力の影響をうける向きに傾けると出力が変化するのがわかります。

脈拍をカウントして心拍数を表示するアプリケーションの解説をします。心拍数アプリを実現するためのアプリにはアナログ電子回路の知識、STM32マイコンのGPIO、割り込みおよびシリアル通信など学習に必要な要素がバランス良く盛り込まれています。

脈拍を検知するセンサーには電子工作でも一般的によく使われているフォトリフレクタと呼ばれる部品を使用します。
このフォトリフレクタは赤外線を発光するLEDと反射して返ってきた光を検出するトランジスタで構成されています。 電子工作では色による反射光量の違いで黒いラインのあるなしを判別することを利用したライントレースなどにも用いられます。

指先をフォトリフレクタに当てると指先にある毛細血管のヘモグロビン濃度変化を反射率の変化として検知できるのですが、この変化はとても微小でそのまま電気信号としてマイコンに入力してもカウント困難なのでまずオペアンプという部品を使って安定した脈拍パルスに増幅します。この増幅回路はさまざまなタイプがあり、採用しているのはその一例ですがインターネットでも十分な情報がありますのでいろいろ試してみるとよいと思います。

オペアンプは1段でも機能するかもしれませんがここでは2段使用しています。フォトリフレクタ信号の変化分だけパルスとしてとりだしたいので直流分をカットするコンデンサCと抵抗Rを組み合わせたRCハイパスフィルタ(カットオフ周波数：約1kHz)を入り口にいれています。

LTSpice®と呼ばれる回路シミュレーションを使用して上記回路の特性を調べてみます。入力信号には振幅1mV、オフセット2.5V、周期1sの矩形波としています。妥当な波形が出力にあらわれているのでこれで回路を構成することにします。

回路シミュレーションを利用するとおおまかな部品の選定や抵抗値、コンデンサ容量などのパラメータを実際の回路を制作する前に確認することができますので試作のかわりに強力なツールとして利用することをおすすめします。

製品として完成された脈拍センサーを使うと確実で簡単なのですが、ここではあえて学習用にフォトリフレクタという素子を使って電子工作を兼ねて心拍モニターを実現することにしています。

オペアンプ出力のVINを直接マイコンに入力として接続するので入力最大電圧がマイコン電源電圧を超えないようにオペアンプの電源をマイコン電源と共通のものにしています。（STM32では端子により５V入力が可能なものもありますが、すべてではありません。STM32F103RBの仕様書で確認してください。）

オペアンプにより増幅した脈拍センサ信号は電圧パルス信号としてPA8に入力します。心拍モニターとして入力パルスに同調したLED点灯するためにPB6を汎用プッシュプル出力に設定をします。

PA8は外部割り込み信号として使うために割り込み設定をします。割り込み入力はパルスの立ち上がり時を条件としています。

RTOSを使って役割毎にタスクに分類します。脈拍パルス間隔を計測するためのタスクprvTask_pulse（10ms毎に実行）、LED点灯用のタスクprvTask_led（100ms毎に実行） 、そして演算して得た心拍数をPCに送るタスクprvTask_monitor（1000ms毎に実行） です。

脈拍パルス数計測のタイムチャートです。PA8の割り込み入力パルス立ち上がりで割り込みが発生して割り込みハンドラEXTI9_5_IRQHandlerが呼び出されます。ここでフラグtriger_flag=1として、割り込みが発生したことを通知します。

10msごとに実行している 脈拍パルス間隔を計測するためのタスクprvTask_pulseがtrigger_flag=1で割り込み発生の通知を受けると 10msごとに加算カウント (10msクロックのカウント) した値（count_interval_cycle)を取得して心拍数(pulse_count)を演算します。演算処理後、割り込み通知用フラグtrigger_flagとカウント値count_interval_cycleをリセットします。 心拍数は割り込み入力の1分間における回数がわかればよく10msごとの クロックカウント値count_interval_cycle の場合は6000を count_interval_cycle で割ったものになります。

実際に構成した回路で脈拍センサー検知部のフォトリフレクタ-に指先をあてると脈拍を検知して信号がオペアンプで適度に増幅されている様子がわかります。シミュレーション結果と実際の回路による結果が同じようなものであることがわかります。

この心拍数計測のプログラムでは脈拍センサーによるアナログ信号をパルス入力として割り込みでカウントします。

脈拍パルスに同調したLED発光はprvTask_ledで行っています。実行頻度は100ms程度で十分です。

演算して得られた心拍数をシリアルUSART通信で心拍数をモニターするためのタスクがprvTask_monitorです。演算値を文字列に変換して1000msごとにPCモニターに表示させます。PC側のターミナルソフトで値が確認できます。

フォトリフレクタは指の押さえ方により敏感に反応してしまいますが安定するように押さえてやると妥当な心拍数が表示されていることがわかります。出力モニター用LEDは脈拍に同調して発光しています。

以上が 基本的な心拍数モニターのプログラム構成です。LEDの点滅をPWM出力の調光にしてみたり、シリアル通信をWiFiで実現してみたり、いろいろと組み合わせて発展していくとよいでしょう。

これまでは１つのチャネルのAD変換を扱ってきました。
ここではピンPA0とPA1に入力したアナログ電圧を読み込むために複数のチャネルをレギュラー変換グループに登録してからDMAによりメモリに転送するプログラムを解説します。

2チャンネル分のアナログ変換値を格納するメモリを配列で準備し、その先頭アドレスをDMA設定時に指定しておきます。

DMAのバッファサイズを準備した配列と同じ数2に指定して、メモリインクリメントを有効にすると、自動的にADCのチャンネルに応じてメモリへ転送を繰り返します。

AD変換完了時に割り込みを発生させて、割り込みハンドラ内の処理で変換値を取得して、100msサイクルで取得値をモニター表示するプログラムです。ADC1の割り込みハンドラはADC1_2_IRQHander関数です。

変換完了時に割り込みを使用する例を示したプログラムです。
サンプルプログラムでは割り込み発生原因の確認にADC_GetITStatus関数を使って変換完了フラグADC_IT_EOCの状態をチェックしています。

サンプルプログラムはAD変換と割り込みの組み合わせの紹介です。AD変換完了のたびに割り込みが発生することになっていて、このままでは割り込みの頻度が多すぎるため、実用的なものにするには割り込み頻度を減らすなどの一工夫が必要です。

1chのアナログ入力信号を自動で連続変換して表示するプログラムです。

都度変換の場合はアナログ値を取得したいタイミングだけアナログ変換を実行して変換値を取得するため、待ち時間が発生しましたが、連続の場合は一度変換を開始するとあとは自動に連続を繰り返しています。

PA0から取り込んだアナログ電圧の数値データは表示用に文字列に変換してPCへシリアル送信してモニターさせます。

この回路では出力インピーダンスはボリュームの抵抗値にもよりますが少し大きめにとっておけばよいです。

モニター用シリアル通信は最も簡易な割り込みを使用しないポインタ式の文字列送信を行っています。

DMA(Direct Memory Access)とは直接メモリアクセスと呼ばれるもので通常、データはCPUを介してメモリに転送するのに対して、DMA転送を行うとCPUを介さずにADコンバータ、シリアル通信などペリフェラルのレジスタデータをメモリに転送します。

CPUの代わりになるものがDMAコントローラと呼ばれるものでSTM32マイコンでは最高で2個内蔵されています。STM32F10xではDMA1とDMA2の2個のコントローラがありAHBに接続されています。
各DMAにはそれぞれ複数のチャネルがありペリフェラルごとにあらかじめ指定されています。

ADC1のCH1とCH2の変換値取得にDMAを使用する例をあげて解説します。

ADC1はDMA要求がDMA1のCH1に発せられるので使用するDMA1にクロックを供給します。DMAはAHBに接続していますのでAHBに供給します。

第1引数は下表に示すAHBに接続するペリフェラルを指定します。

クロック供給関数RCC_AHBPeriphClockCmdの第2引数がENABLEで供給開始、DISABLEで供給停止となります。

ADC1はDMA1のチャネル1を使用しているのでDMA1_CH1の初期設定を実行します。はじめのDMA_Deinit関数はリセット直後の初期状態に戻すもので一応実行しておきます。関数の引数には設定対象のDMAのチャネル(DMAx_Channely)を指定(x:1-2, y:1-7)します。

初期化はDMA_Init関数を実行します。関数の第1引数にはDMA_Dinit関数と同じものを指定し、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

変換データを格納するペリフェラル側のデータレジスタ（ADC_DR）のアドレスを指定します。
これはペリフェラルライブラリstm32f10x.h内で定義されているADC1のアドレスのレジスタ名(DR)で指定しておきます。実際のアドレスはレファレンスマニュアルに記載しているもの((uint32_t)0x4001244C)で直接指定してもよいです。

変換データを格納するメモリ側のアドレスを指定します。この例では配列変数ADCConvertedValue[2]のアドレスとして&ADCConvertedValueと指定しています。

データの転送方向を指定します。ACコンバータの変換値レジスタからメモリの場合はDMA_DIR_PeripheralSRTを指定します。

DMAチャネルの優先度はDMA_Priorith_High(高)を指定しておきます。

転送するデータ数を指定します。2チャネル分であれば2となります。

DMA_PeripheralIncとDMA_MemoryIncはデータ転送時に転送ごとにメモリのアドレスを自動的に増やしてくれます。

DMA_PeripheralDataSizeとDMA_MemoryDataSizeはそれぞれペリフェラルとメモリのデータビット長を指定します。ADCの扱うデータ長は16ビットなのでHalfWordを指定しています。

サーキュラモードを指定すると指定チャネル数のデータが指定メモリのアドレスへ自動転送を繰り返します。

ペリフェラルとメモリ間の転送でなく、メモリ上のあるアドレスからメモリ上の別アドレスへ転送する場合に有効にします。今回は使用しません。

各メンバの指定が終了しましたので、初期化関数DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure)を実行します。

これまででDMAの初期化ができましたのでここでDMA_Cmd関数を実行してDMAを有効化します。

関数の第1引数には設定対象のDMAのチャネル(DMAx_Channely))を指定(x:1-2, y:1-7)し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

ここまでで、DMAの初期設定は完了し、有効化したのでスタンバイ状態です。実際にデータの転送を始めるには各ペリフェラルからDMA転送開始させるためのDMA要求の有効化を行う必要があります。サンプル例ではADコンバータのADC1のチャネル1とチャネル2の変換と同時に転送を開始続けるためにADC_DMACmd関数を実行します。

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

これでADコンバータでの2チャンネル分の変換と同時に指定したメモリへ変換値が自動的に繰り返し転送されます。

DMAをつかったUSART通信の受信プログラムは比較的に単純です。
ここでは受信データ6文字分をDMAによりシリアル通信受信レジスタからメモリに自動転送する例を解説します

シリアルUSART通信の受信においてここではDMAで6文字分転送する設定（6文字の文字列）にするため、変数など準備します。ここでは配列RxData[]に受信文字を格納します。

USART3受信はDMA要求がDMA1のCH3に発せられるので使用するDMA1にクロックを供給します。DMAはAHBに接続していますのでAHBに供給します。

今回はDMAで受信データがメモリに転送完了したときに割り込みを使用するため優先度を設定します（優先度0)。

DMAの初期設定をします。転送先のメモリRxData[]のアドレス、転送数(RX_BUFFER)、転送データは1文字8bitなのでDataSizeはByteとしています。受信はサーキュラモードとしています。こうするとデータを受信してバッファが一杯になったところで最初にもどるリングバッファとなります。
パラメータを構造体メンバに設定してからADCの時と同様にDMA_Init関数を実行します。

DMAの転送が完了した時点で割り込み処理を行いたいために転送完了割り込みをDMA_ITConfig関数で有効化します。

第1引数には設定対象のDMAのチャネル(DMAx_Channely))を指定(x:1-2, y:1-7)し、第2引数は割り込み発生要因、第3引数はENABLEで割り込み有効、DISABLEで割り込み無効となります。

設定終了後、DMA_Cmd関数を実行してDMAを有効化します。

USART3の初期設定をしてから、DMA転送開始させるためのDMA要求の有効化します。USARTのDMA要求はUSART_DMACmd関数で実行します。関数の第1引数には設定対象のUSARTを指定し、第2引数には設定対象のDMA要求を、第3引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

これより、シリアルUSART3で受信が発生するたびにデータが自動でメモリRxData[]に転送されます。

受信割り込みが発生してから所望の文字列を取得したりする処理はアプリケーション内に作成します。
この例では割り込みが発生したときだけ判別フラグrx_flagが1になるので、判別に応じて処理を行います。

DMAで転送が完了すると割り込みが発生し、割り込みハンドラDMA1 Channel3 USART3_RXが起動します。この割り込みハンドラが起動したときに、割り込み要因が転送完了であるかどうかを判別するために、DMA_GetITStatus関数を実行して確認します。

ここでも割り込みフラグはDMA_ClearITPengingBit関数で割り込みビットフラグをクリア（0にする）しておきます。割り込み処理としては、割り込み判別フラグrx_flagを1に設定すると、アプリケーション内で判別フラグが1のときだけ受信処理を実行できます。

もちろん、厳密に割り込み時点に処理をしたい場合は割り込みハンドラ内に処理を記述しますが、あまり大きく重い処理はしないように注意します。

DMAを使用した文字列送信は割り込みを使用していない基本的なものを例にあげて解説します。
シンプルな送信プログラムですが、DMAの働きがよくわかります。

まず転送する文字列を格納する配列TxData[]を準備します。ここでは文字数（配列数）つまりDMAに指定するBuffer_Sizeは送信の都度文字列に応じて指定します。受信の場合と異なるところは変換モードが連続のサーキュラモードではなくノーマルモードを指定しているところです。

この場合は送信ごとに転送するデータ数を管理するレジスタDMA_CNDTRxの値として転送分の文字数(DMA_BufferSize)を指定する必要があります。このレジスタは転送がはじまるとインクリメント（増加）していき、指定値に達すると0に戻ります。サーキュラモードの場合はこれを繰り返すのですが、ノーマルモードでは何もしないとレジスタ値は0のままです。

そこでサンプルプログラムでは送信のたびにDMAを初期化して転送サイズを指定しています。慣れてくるとこのレジスタ値だけを指定すればよいので、DMA1_Channel2 -> CNDTR= BufferSizeのようにレジスタに直接設定することもできます。

レジスタを直接操作すると無駄がなくなるので、プログラムはより軽く速く効率がよくなります。ただし、直感的に理解しにくくはなりますが。

設定パラメータ等を宣言します。通信プログラムでは送受信を処理する部分は関数にまとめておいてから、アプリ内で任意のタイミングで使うことが多いため、作成する関数の宣言をしておきます。

使用するペリフェラルにクロックを供給し、GPIOをはじめ、初期化しておきます。

アプリケーションプログラム本体で文字列送信を実行しています。サンプルでは単に登録した文字を無限に表示するものですが、DMAとシリアル送信が機能している動作が確認できます。

今回作成した送信関数および送信関数内で使用するDMA初期化部も関数化しています。送信関数を実行し、DMA転送を開始するたびにDMA_Cmd関数を実行しています。DMA_GetFlagStatus関数を利用してDMAによる転送が完了するまで待機しています。

ここまでで、DMAによる転送を行ったシリアル送信の解説をしてきましたが、ここでも転送完了で待機しているためこのままではあまり実用的ではありません。DMA転送を使用する場合は、CPUの負担を減らさなければあまり意味がないため、もうひと工夫必要です。

マイコンにはADコンバータ（AD変換器）が内蔵されていて、アナログ信号をマイコンに取り入れてデジタル信号に変換することができます。STM32のADコンバータは12ビットの分解能でSTM32では最大3.3Vですので3.3Vを4096（=2¹²）分割した分解能で数値を扱うことができます。

STM32のADコンバータは変換速度もとても速く高性能で一つのADコンバータ回路で複数のチャネルの切り替えできる高機能なものです。複数のADコンバータをもつものもあり、単にAD変換値を取得するだけでも数種類の方法があります。この章ではこのSTM32マイコンの多機能なADコンバータの使い方について解説していきます。

すべての機能を使いこなすのではなく必要に応じて応用の幅を広げていけばいいと思います。これも一度、使い方を知って理解できればあとはアプリケーションに応用するだけです。

ADコンバータはアナログ信号を扱うので、少しアナログ回路を意識して使用する必要があります。アナログ信号をデジタル信号に変換するのにサンプリングホールドというコンデンサをつかったアナログ変換回路をもっていて変換時に電流が流れやすいほどコンデンサにチャージ（蓄電）する時間が短くてすむので高速に変換できるものです。

ADコンバータに接続するアナログセンサなどには内部抵抗というものをもっていてこの抵抗が小さいほど電流が流れやすいのでより高速の変換ができます。この内部抵抗は出力インピーダンスとも呼ばれるもので、ADコンバータを使用する際には知っておく必要があります。

インピーダンスは直流を含む交流回路の抵抗ですが、ここでは直流の内部抵抗に置き換えて説明します。図中でADコンバータの回路においては出力インピーダンスRoと入力機器の入力インピーダンスRiの関係はRo<<Riが好ましいです。入力側のRiは固定のもので考えると、出力機器側のインピーダンスRoが小さいほど負荷電流iによる電圧降下の影響も小さく、入力機器側に電流も流しやすくなるからです。

STM32のデータシートによるとADコンバータと接続する機器の出力インピーダンスとAD変換にかかる時間は下表になります。これはADコンバータの供給クロックが14MHzであるときの接続できるインピーダンス最大値を示しています。この表からインピーダンスが小さいほどAD変換にかかる時間が短いことがわかります。

まず、STM32マイコンのADコンバータの概要をまとめてから実際のプログラムを例に解説をしていきます。
STM32マイコンのADコンバータの設定は高機能なだけに他のペリフェラルに比べても設定項目も多いですが、はじめに理解してさえしてしまえばあとはモジュールとしてブロック化しアプリケーションに活かすだけです。

使用するADC1コンバータにクロックを供給します。APB2バスに接続していますのでAPB2に供給します。

ADコンバータはAPB2の先にあるADコンバータ専用プリスケーラーを介していますのでこの分周比をRCC_ADCCLK関数で設定します。この関数の引数RCC_PCLK2では分周比を指定します。ここでは分周比は6分の1を指定し、ADコンバータへのクロックは12MHz（72MHz/6)としています。入力機器の出力インピーダンスのところでは動作クロックが14MHzを前提にしていたためにそれに最も近い12MHzに設定しています。

使用するADCの入力ポートGPIOの設定を行います。PA1にアナログ入力を指定します。

ADコンバータの初期設定を実行します。はじめのADC_DeInit関数はリセット直後の初期状態に戻すもので一応実行しておきます。初期化はADC_Init関数を実行します

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-３:マイコンによります)を指定し、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

ADC_Modeメンバでは単独か複数のADコンバータを使用するときのモードを指定します。単独の場合は独立モード（ADC_Mode_Independent）、複数のADコンバータを使用する場合にデュアルモードで変換時間の効率をあげるためにさまざまな方式を指定できます。

例えば2つのADC1とADC2を使う場合でそれぞれ各ADコンバータのグループとして使用チャネルの変換順序を登録していると、同時に変換をし、変換後次の順序のチャネルを順次変換するのを繰り返すのが並列レギュラ変換モード(ADC_Mode_RegSimult)です。他に複数のADコンバータを連動させたり、タイミングを合わせたりする方式もありますが、とりあえずこの2つのモードを知っておけばよいのではないでしょうか。他のモード詳細は各マイコンのレファレンスマニュアルに記載しています。

ADC_ScanConvModeメンバでは1つのADコンバータには複数のチャネルを持っていて使用するチャネルの変換順序などを登録しておくのですが、この登録チャネルを一度に連続変換するのがスキャンモードで、一定数ずつ変換するのが分割スキャンモードです。複数チャネル時はスキャンモード（ENABLE）の指定でいいと思います。

ADC_ContinuousConvModeメンバは変換を連続に行う連続変換モードと変換開始コマンドADC_SoftwareStartConvCmd関数を与えるときだけ変換を行うシングルモードがあります。

連続変換モードは一度変換を開始すると変換は繰り返すのでアプリケーションプログラム内で任意のタイミングで最新の変換値が取得できます。対してシングルモードは変換値を取得したいときだけ実行するため、消費電力を抑えることができますが、変換にはある程度時間がかかるので一定時間待つ必要があります。

ADC_ExternalTrigConvメンバはタイマイベントで変換を開始する時点を決める場合に指定します。使用しない場合はトリガなし(ADC_ExternalTrigConv_None)を指定します。

STM32マイコンのADコンバータの変換結果は12ビットですが、数値を格納するレジスタは16ビットなので格納方法を右詰か左詰の指定をします。通常はLSB側の下12桁右詰（ADC_DataAlign_Right）に格納でよいと思います。

使用するチャネル数を指定します。サンプルでは1チャンネル使用するので1にしています。

各メンバの指定が終了しましたので、初期化関数ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure)を実行します。

これまでで、ADコンバータの初期化ができましたのでここでADC_Cmd関数を実行してADコンバータを有効化します。

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

他のペリフェラルではこれで設定は完了ですがADコンバータではもうひと手間必要です。それが、キャリブレーション（校正）です。このキャリブレーションは各マイコンの製品個体差を補正するものですのでADコンバータの初期化を行うたびに実行します。

キャリブレーション手順はまずキャリブレーション内容を初期化するためにADC_ResetCalibration関数を実行し、その後キャリブレーションをADC_StartCalibration関数で実行します。それぞれの関数は時間がかかるためステータスで完了を確認しています。

これでいつでもADコンバータによる変換値を取得できます。プログラム例ではADC1のCH1シングルモードの例ですので都度ADC_RegularChannelConfig関数およびADC_SoftwareStartConvCmd関数を実行し変換を開始します。

ADコンバータを使用するには変換の対象となるチャネルをレギュラ変換グループに登録して指定する必要があります。これを行うのにADC_RegularChannelConfig関数を使用して指定します。

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定、第2引数はチャネル0から17まで指定（ADC_Channel_1 - ADC_Channel_17）、第3引数は変換順序を1から16で指定します。チャネルが1つだけの場合は1とします。 第4引数はサンプリングタイムを指定します。

入力機器の出力インピーダンスが10kΩのためサンプリングタイムは13.5サイクルを指定します。

続いてADC_SoftwareStartConvCmd関数を実行して変換を開始します。

シングルモードでは都度実行のため、変換にかかる時間待機してから変換値を取得します。変換が完了したかどうかをADC_GetFlagStatus関数で確認できます。この関数は使用中のADコンバータの状態をフラグで確認することができます。ここでは変換終了通知フラグのADC_FLAG_EOCがSET(=1)になるまで待機しています。

変換終了後、ADC_GetConversionValue関数を実行して変換値を取得します。関数の引数は対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定します。

これらのコマンドをセットで実行するとアプリケーションプログラム内の任意のタイミングでAD変換値を取得できます。

これまではシングルモードでの設定および変換値取得までみてきました。このシングルモードは単純で、都度実行して変換値を取得するために消費電力も小さくてよいのですが、変換にかかる時間が大きいため変換が完了するまで待機しなければなりません。

そこで、連続変換モードを指定してADC_SoftwareStartConvCmd関数を一度実行し変換を開始すると自動的に変換が繰り返されますのでいつでも最新の変換値が取得できます。連続変換モードはADC_ContinuousConvModeメンバをENABLEするだけです。

これまではチャネル数は1つで取り扱ってきました。チャネルが複数ある場合の変換はどうなるでしょうか。

シングルモードで複数チャネルを変換する場合はAD変換開始のたびにレギュラ変換グループ登録ADC_RegularChannelConfig関数を実行してチャネル指定する必要があります。これは単独チャネルの変換を複数チャネル分実行するため、単純な方式なのですが効率が悪くチャネル数が多い場合は実用的とはいえません。

そこで複数のチャネルの場合に連続変換モードで変換を行う方式をみてみます。

複数チャネルの連続変換モードでは初期設定時にチャネル数やとチャネルの変換順序を指定します①②③。

連続変換モードではチャネルごとの変換値を指定した配列変数に自動で格納するのですが、これはDMA(Direct Memory Access)と呼ばれる技術が使われます④。DMAは自動的にレジスタとメモリ間の処理をCPU関与なしに行います。DMAに関してはのちに詳細を解説しますのでここでは省略します。

STM32マイコンではADコンバータは複数チャネルの変換にはDMAと組み合わせて使うことが必要不可欠です。
連続変換によりプログラムが簡素化されたように変換にかかる時間も短縮されます。