一、实验目的
本实验旨在通过实际操作，深入了解Cortex-M4系列微控制器中ADC（模数转换器）模块的工作原理与配置方法。通过对ADC的初始化、采样和数据读取等步骤的实践，掌握其在嵌入式系统中的应用方式，为后续开发基于ADC的传感器数据采集系统打下基础。
二、实验设备与环境
1. 开发板：基于ARM Cortex-M4内核的嵌入式开发平台（如STM32F4系列）
2. 编程工具：Keil uVision 或者 STM32CubeIDE
3. 调试工具：ST-Link或J-Link调试器
4. 电源：USB供电或外部电源适配器
5. 外设连接：模拟输入信号源（如电位器）或函数发生器
三、实验原理
ADC是将连续的模拟信号转换为数字信号的硬件模块，广泛应用于温度、电压、电流等物理量的测量。Cortex-M4内核的ADC模块通常支持多通道输入、多种采样模式以及中断功能，能够满足大多数嵌入式系统的数据采集需求。
在本实验中，我们将使用STM32F4系列MCU的ADC模块，通过配置寄存器实现对某一通道的模拟信号进行采集，并将结果输出到串口或LED指示灯中，以验证ADC的正常工作。
四、实验内容与步骤
1. 硬件连接
将电位器的一端接VCC，另一端接地，中间引脚连接至ADC的某个输入通道（如PA0）。确保开发板正确连接并上电。
2. 软件配置
- 使用STM32CubeMX配置ADC参数，包括采样率、分辨率、通道选择等。
- 生成代码后，在主程序中初始化ADC模块，并开启中断或轮询方式获取数据。
- 设置定时器或延时函数控制采样频率。
3. 数据采集与处理
- 在循环中不断读取ADC转换结果，并将其转换为实际电压值（根据参考电压计算）。
- 可通过串口打印出采集到的数据，或者将数值映射到LED亮度变化中，直观显示采集结果。
4. 测试与调试
- 调整电位器，观察ADC值的变化是否符合预期。
- 检查是否存在采样误差或噪声干扰，并尝试优化采样设置。
五、实验结果与分析
在本次实验中，成功实现了对模拟信号的采集与转换。通过调整电位器，ADC值随着电压变化而线性变化，表明ADC模块运行正常。同时，通过串口输出数据显示，可以清晰地看到不同输入电压对应的数值，验证了ADC的精度和稳定性。
此外，在实验过程中发现，当采样频率过高时，ADC可能会出现采样不准确的现象，因此需要合理设置采样率与滤波参数，以提高数据的准确性。
六、实验总结
通过本次ADC操作实验，不仅加深了对Cortex-M4微控制器中ADC模块的理解，还掌握了其在实际项目中的配置与使用方法。实验过程中遇到的问题，如采样不稳定、数据波动等，也进一步提升了对ADC性能优化的认识。未来可结合更多外设，如温度传感器、光敏电阻等，拓展ADC在物联网与智能控制系统中的应用。
七、附录
- 实验代码片段（部分）
- ADC配置参数表
- 数据采集示意图
