一、前言

有客户反馈，在使用 STM32H5 读取温度传感器校准值地址时，会进入 HardFault，而在其他系列芯片中读取这个参数时并没有此现象。在 NUCLEO-H563ZI 开发板上去复现此问题，发现只有开启 ICACHE 后才会复现，初步验证说明进入 HardFault 与 ICACHE 相关，如果直接关闭ICACHE 虽然可以解决进入 HardFault 的问题，但势必会影响代码执行的效率。所以，我们希望能找到一种更好的方式去处理此问题。

二、问题分析

经 Datasheet 查询，两个温度传感器校准值 TS_CAL1 和 TS_CAL2 的地址分别为 0x08FF F814-0x08FF F815 和 0x08FF F818-0x08FF F819。

根据下表，可以知道 TS_CAL1 和 TS_CAL2 是属于 Read-only 区域的，而 Read-only 区域是通过 AHB system bus 访问的。

根据参考手册的描述，所有的 AHB memory 默认都是 cacheable 的，对于无法实现缓存的区域(OTP、RO、data area)，必须使用 MPU 来禁用本地缓存。

也就是说，不仅是 TS_CAL1 和 TS_CAL2，其实整个 OTP、RO（Table 39）、data area区域的访问都无法经过 Cache，需要使用 MPU 将其配置为 none-cacheable 属性。

既然知道了问题所在，那剩下的问题就是确定 OPT、RO、data area 各个区域的地址，data area 是由用户选项字节配置的可进行 100k 次擦除的区域，用于存储用户掉电不丢失的数据，需要根据实际的配置去设置 MPU 区域。剩下的就是 OPT 和 RO 区域，在 STM32H563 中，分别有 2K byte。

OTP 的地址为[0x08FF F000-0x08FF F7FF]和 RO 的地址为[0x08FF F800-0x08FF FFFF]，两个地址其实是连续的。

三、解决方法

经上述分析后，我们只需要把[0x08FF F000-0x08FF FFFF]这段地址区域设置为 none cacheable，通过 CubeMX 进行配置。

void MPU_Config(void)
{ 
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct = {0}; 
    MPU_Attributes_InitTypeDef MPU_AttributesInit = {0};
    
    /* Disables the MPU */ 
    HAL_MPU_Disable();
    
    /** Initializes and configures the Region and the memory to be protected 
    */     
    MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; 
    MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; 
    MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x08FFF000; 
    MPU_InitStruct.LimitAddress = 0x08FFFFFF; 
    MPU_InitStruct.AttributesIndex = MPU_ATTRIBUTES_NUMBER0; 
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_ALL_RO; 
    MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_DISABLE; 
    MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); 
    MPU_AttributesInit.Number = MPU_REGION_NUMBER0; 
    MPU_AttributesInit.Attributes = INNER_OUTER (MPU_DEVICE_nGnRnE | MPU_NOT_CACHEABLE 
    | MPU_TRANSIENT | MPU_NO_ALLOCATE);
    
    HAL_MPU_ConfigMemoryAttributes(&MPU_AttributesInit); 
    /* Enables the MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

经 MPU 配置 OTP 和 RO 的内存访问属性后，就可以正常去读取温度传感器校准值了，同时属于这两个区域的其他值，如 UID、Flash Size、Package 等信息也能正常读取了。

uint16_t TS_CAL1_Val,TS_CAL2_Val; 

uint16_t *TS_CAL1 = (uint16_t *)0x08fff814; 
uint16_t *TS_CAL2 = (uint16_t *)0x08fff818; 
TS_CAL1_Val = *TS_CAL1; 
TS_CAL2_Val = *TS_CAL2;

四、总结

温度传感器校准值及 UID 等一些信息在 H5 中属于只读区域，而这个区域在 AHB 访问时，默认内存属性为 cacheable，需要通过 MPU 把这些区域设置为 none-cacheable，才能正常访问。每个系列的芯片架构都或多或少有差别，当按以往经验操作不能实现功能时，不妨对照相应芯片的数据手册、参考手册、应用笔记、甚至勘误手册，也许就能发现问题所在。

12位ADC是逐次趋近型模数转换器，它具有多达19个复用通道，可测量来自16个外部源、2个内部源（温度传感器、VREF）和VBAT通道的信号。这些通道的A/D转换可在单次、连续、扫描或不连续采样模式下进行，并将ADC的结果存储在一个左对齐或右对齐的16位数据寄存器中。

除此之外，ADC还具有模拟看门狗特性，允许应用检测输入电压是否超过了用户自定义的阈值上限/下限。

ADC主要特性

·可配置12位、10位、8位或6位分辨率

·转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断

    ·单次和连续转换模式

·用于自动将通道0转换为通道“n”的扫描模式

·数据对齐以保持内置数据一致性

·可独立设置各通道采样时间

·外部触发器选项，可为规则转换和注入转换配置极性

·不连续采样模式

·双重/三重模式（具有2个或更多ADC的器件提供）

·双重/三重ADC模式下可配置的DMA数据存储

·双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟

·ADC转换类型（参见数据手册）

·ADC电源要求：全速运行时为2.4V到3.6V，慢速运行时为1.8V

·ADC输入范围：VREF≤VIN≤VREF+

·规则通道转换期间可产生DMA请求

图1.ADC框图

注意：V_REF-如果可用（取决于封装），则必须将其连接到VSSA。

ADC功能说明

1.ADC开关控制    

ADC的开关控制可通过将ADC_CR2寄存器中的ADON位置1来为ADC供电。首次将ADON位置1时，会将ADC从掉电模式中唤醒，在SWSTART或JSWSTART位置1时，启动AD转换，然后可通过将ADON位清零，用于停止转换并使ADC进入掉电模式。在此模式下，ADC几乎不耗电（只有几μA）。

2.ADC时钟    

ADC具有两个时钟方案：    

①用于模拟电路的时钟：ADCCLK，所有ADC共用此时钟，时钟来源于经可编程预分频器分频的APB2时钟，该预分频器允许ADC在fPCLK2/2、/4、/6或/8下工作，有关ADCCLK的最大值，请参见数据手册。

②用于数字接口的时钟（用于寄存器读/写访问）
此时钟等效于APB2时钟，即可通过RCC APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)分别为每个ADC使能/禁止数字接口时钟。

3.通道选择

对于CKS32F4XX器件，温度传感器内部连接到通道ADC1_IN16，内部参考电压VREFINT连接到ADC1_IN17。

注意：温度传感器、VREFINT和VBAT通道只在主ADC1外设上可用

4.单次转换模式

在单次转换模式下，ADC执行一次转换，且CONT位为0时，可通过以下方式启动此模式：

·将ADC_CR2寄存器中的SWSTART位置1（仅适用于规则通道）；

·将JSWSTART位置1（适用于注入通道）；

·外部触发（适用于规则通道或注入通道）；

完成所选通道的转换之后：

·如果转换了规则通道：

-转换数据存储在16位ADC_DR寄存器中；

-EOC（转换结束）标志置1；

-EOCIE位置1时将产生中断；

·如果转换了注入通道：

-转换数据存储在16位ADC_JDR1寄存器中；

-JEOC（注入转换结束）标志置1；

-JEOCIE位置1时将产生中断；

完成以上步骤之后，停止ADC。

5.时序图

ADC在开始精确转换之前需要一段稳定时间tSTAB，并且在ADC开始转换经过15个时钟周期后，EOC标志将置1，最后将转换结果存放在16位ADC数据寄存器中，时序如图2所示。

图2.时序图

数据对齐

    DC_CR2寄存器中的ALIGN位用于选择转换后存储的数据的对齐方式，在ADC配置时可根据需求选择左对齐和右对齐两种方式，如图3和图4所示。

图3.12位数据的右对齐

图4.12位数据的左对齐

需注意的是，注入通道组的转换数据将减去 ADC_JOFRx寄存器中写入的用户自定义偏移量，因此结果可以是一个负值，图中的SEXT位表示扩展符号值。

对于规则组中的通道，不会减去任何偏移量，因此只有十二个位有效。

可独立设置各通道采样时间

ADC会在数个ADCCLK周期内对输入电压进行采样，在进行配置时，可通过修改ADC_SMPR1和ADC_SMPR2寄存器中的SMP[2:0]位来更改相应的周期数，对于ADC的多个通道而言，每个通道均可以使用不同的采样时间进行采样。
总转换时间的计算公式如下：

Tconv=采样时间+12个周期

示例：

ADCCLK=30MHz且采样时间=3个周期时：
Tconv=3+12=15个周期=0.5μs（APB2为60MHz时）

温度传感器

CKS32有一个内部的温度传感器，温度传感器可用于测量器件的环境温度(TA)。该温度传感器内部连接到ADC1_IN16通道，ADC1用于将传感器输出电压转换为数字值，图5显示了温度传感器框图，当不使用时，可将传感器置于掉电模式。
注意：必须将TSVREFE位置1才能同时对两个通道进行转换。ADC1_IN16（温度传感器）和ADC1_IN17(VREFINT)。
主要特性：

·支持的温度范围：-40°C到125°C

·精度：±1.5°C

图5.温度传感器与Vrefint通道框图

V_SENSE是连接到ADC1_IN16的输入:

CKS32内部温度传感器的使用较为简单，只要设置一下内部ADC，并激活其内部通道即可。关于ADC的设置，在之前的章节已经进行了详细的介绍，本章节仅做简要讲解，接下来介绍一下如何读取内部温度传感器采集到的温度。

读取温度,要使用传感器，请执行以下操作：

1) 选择ADC1_IN16输入通道；

2) 选择一个采样时间，该采样时间要大于数据手册中所指定的最低采样时间；

3) 在ADC_CCR寄存器中将TSVREFE位置1，以便将温度传感器从掉电模式中唤醒；

4) 通过将SWSTART位置1（或通过外部触发）开始ADC转换；

5) 读取ADC数据寄存器中生成的V_SENSE数据；

6) 使用以下公式计算温度：温度（单位为°C）={(V_SENSE-V₂₅)/Avg_Slope}+25

其中：

-V₂₅=25°C时的V_SENSE值

-Avg_Slope=温度与V_SENSE曲线的平均斜率（以mV/°C或μV/°C表示）

有关V₂₅和Avg_Slope实际值的相关信息，请参见数据手册中的电气特性一节。

注意：传感器从掉电模式中唤醒需要一个启动时间，启动时间过后其才能正确输出V_SENSE。ADC在上电后同样需要一个启动时间，因此，为尽可能减少延迟间，应同时将ADON和TSVREFE位置1。

温度传感器的输出电压随温度线性变化。由于工艺不同，该线性函数的偏移量取决于各个芯片（芯片之间的温度变化可达45°C）。    

内部温度传感器更适用于对温度变量而非绝对温度进行测量的应用情况。如果需要读取精确温度，则应使用外部温度传感器。    

通过以上讲解，即可总结一下CKS32内部温度传感器使用的步骤了，如下：

1）设置ADC，开启内部温度传感器    

关于如何设置ADC，之前已经介绍了，我们采用与常规ADC配置相似的设置。不同的是之前温度传感器读取外部通道的值，而内部温度传感器相当于把通道端口连接在内部温度传感器上，所以这里，我们要开启内部温度传感器功能：

ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);

2）读取通道16的AD值，计算结果    

在设置完之后，即可读取温度传感器的电压值了，得到该值后，利用上面的公式计算温度值。如文中所述，可知ADC通道与GPIO的对应关系，内部温度传感器是通过对应ADC通道16，其它的跟上一节的讲解是一样的。

软件设计

打开内部温度传感器实验工程，即可看到adc.c与adc.h文件。函数的作用跟之前ADC实验基本是一样的。不同的是在adc_Init函数中设置为开启内部温度传感器模式，代码如下：

voidadc_Init(void)
{
    ADC_CommonInitTypeDefADC_CommonInitStructure;
    ADC_InitTypeDef       ADC_InitStructure;
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
    RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,DISABLE); 
    ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay=ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
    ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled; 
    ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
    ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge=ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
}

这部分代码与之前的ADC测试代码类似，仅去掉外部IO初始化。

我们还在adc.c里面添加了Get_Temprate函数，用来获取温度值，也就是把采集到的电压根据计算公式转换为温度值，Get_Temprate函数代码如下：

short Get_Temprate(void)
{
    u32 adcx;  
    double temperate;
    ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//µÈ´ýת»»½áÊø
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_16,1,ADC_SampleTime_480Cycles );
    adcx = ADC_GetConversionValue(ADC1);
    temperate=(float)adcx*(3.3/4096);
    temperate=(temperate-0.76)/0.0025 + 25;
    printf("温度：%f ℃\r\n",temperate);
}

接下来我们就可以开始读取温度传感器的电压了。在main.c文件里面我们的main函数代码如下：

int main(void)
{
    u8 len,t;
    u16 parse_num;
    float temp,temperate;
    delay_init(168);      
    uart_init(115200);
    adc_Init();
    while(1)
    {
        Get_Temprate();
        printf("\r\n\r\n");
        delay_ms(500);
    }
}

这里同上一章的主函数也大同小异，上面的代码将温度传感器得到的电压值，换算成温度值，下载后通过串口打印结果进行验证。

以上即为ADC内部温度传感器的实验内容。

在很多电子类应用场合中，我们经常需要采集产品工作的周围环境温度，一般采取的方式有两种：

1）外加温度传感器

2）采用MCU内部温度传感器

外加温度传感器会增加产品的成本以及布板空间，所以在很多场合，我们只要使用内部温度传感器就可以了，今天给大家介分享一下自带内部温度传感器EFM32JG系列MCU的使用方法和步骤。

基本原理：

EFM32JG的内部ADC集成在模拟模块部分，内部温度传感器上面的电压随着温度变化，需要通过12bit ADC采集温度传感器的ADC值，把ADC值换算成为温度值。

第一步：ADC采集

设置需要采集内部温度传感器的ADC通道，这里需要注意，ADC采用精度需要设置为12bit，参考源选择内部Vref 1.25V，采集信号源选择内部温度传感器。

第二步：读取内部出厂校准值

需要读取两个值：

1）校准的温度值

calTemp0 = （（DEVINFO->CAL & _DEVINFO_CAL_TEMP_MASK）

/ >> _DEVINFO_CAL_TEMP_SHIFT）；

2）校准温度在46度下的ADC值

calValue0 = （（DEVINFO->ADC0CAL3

/* _DEVINFO_ADC0CAL3_TEMPREAD1V25_MASK is not correct in

current CMSIS. This is a 12-bit value， not 16-bit. */

& 0xFFF0）

>> _DEVINFO_ADC0CAL3_TEMPREAD1V25_SHIFT）；

第三步：根据实际环境ADC采用的值，与校准值之间进行运算补偿，得出环境温度值

计算公式为：

TCELSIUS = CAL_TEMP-（ADC0CAL3_TEMPREAD1V25 - ADC_result）×VFS /（4096× V_TS_SLOPE）

具体代码实现：

readDiff =calValue0/2 - adcSample；

temp=（（float）readDiff * 1250）；

temp/=（4096 * -1.835）；

/* Calculate offset from calibration temperature */

temp =（float）calTemp0-temp；