如何用STM32的ADC精准读取内部温度传感器？实战全解析
你有没有遇到过这样的场景：产品已经进入样机阶段，突然发现MCU发热严重，但没有任何温度反馈机制，只能靠手摸判断“是不是快烧了”？又或者为了加一个数字温度芯片，在PCB上绞尽脑汁腾出空间和走线？
其实，你的STM32早就自带了一个“体温计”——片内温度传感器。配合它强大的ADC模块，无需任何外围元件，就能实现对芯片核心温度的实时监控。
今天我们就来彻底讲清楚：如何用STM32的ADC正确、稳定、高精度地读取内部温度传感器数据，并给出从原理到代码再到调试技巧的完整方案。
为什么选STM32内置温度传感器？
在开始动手前，先搞明白一个问题：我该不该用这个功能？
答案是：如果你需要的是“MCU自身是否过热”的判断依据，那它是绝佳选择；如果你想测环境温度，就得谨慎对待。
它到底能干什么？
- ✅ 监控CPU运行时温升
- ✅ 实现软件级过热保护（比如降频或关断外设）
- ✅ 在低功耗模式下周期性采样，防止深度睡眠中过热
- ✅ 替代外部温度IC，节省BOM成本与PCB面积
哪些型号支持？
大多数主流STM32系列都集成了该功能，包括但不限于：
| 系列 | 是否支持 | 典型通道号 |
|---|---|---|
| STM32F1 | 否 | — |
| STM32F4/F7 | 是 | ADC Channel 16 |
| STM32L4/L5 | 是 | ADC_IN18 |
| STM32H7 | 是 | 多ADC支持，需查手册 |
📌 提示：具体信息请查阅对应型号的参考手册（RMxxx）第xx章“ADC internal channels”。
核心原理一图看懂
我们先不急着写代码，先把整个流程理清楚：
[硅基带隙传感器] ↓ 输出电压随温度变化 (~ -2mV/°C) [接入ADC内部通道] ↓ 经过采样保持电路 [ADC转换为12位数字值] ↓ 存入DR寄存器 [结合出厂校准点计算实际温度]关键点在于：
- 这个传感器不是直接输出摄氏度；
- 它输出的是一个与温度成线性关系的模拟电压；
- 我们需要用ADC把它变成数字量；
- 再通过两点校准公式反推出当前温度。
ADC怎么配？别再瞎抄例程了！
很多人直接复制CubeMX生成的代码，却不知道某些配置会严重影响测量精度。下面我们一步步拆解最关键的设置。
1. 分辨率必须设为12位
虽然有些型号支持更低分辨率（如8/10位），但温度变化缓慢且信号微弱，建议始终使用12位模式：
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;12位意味着你能分辨最小约3.3V / 4096 ≈ 0.8mV的电压变化，这对检测几毫伏级别的温漂至关重要。
2. 参考电压要稳！
ADC的转换结果依赖于参考电压 $ V_{REF}^+ $。如果电源波动，读数就会漂移。
强烈建议：
- 使用独立的LDO给AVDD供电；
- 在VREF+引脚附近放置0.1μF陶瓷电容 + 10μF钽电容双重滤波；
- 不要用DC-DC直接连模拟域！
否则你会发现白天测出来35°C，晚上掉到30°C——其实是电源纹波在作祟。
3. 采样时间不能太短！
这是新手最容易踩的坑！
内部温度传感器等效输出阻抗较高（通常几百kΩ），如果采样时间不够，电容充不满，会导致严重负偏差。
以STM32F4为例，推荐设置为480个ADC周期：
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;假设ADC时钟为30MHz，则单次采样时间为：
$$
T_{\text{samp}} = \frac{480}{30M} = 16\mu s
$$
足够让信号建立稳定。
📌经验法则：只要不是极端追求速度，一律选最长采样时间。
4. 必须启用内部通道！
很多开发者忘了这一步：默认情况下，内部温度传感器是关闭的！
你需要显式开启它的供电路径：
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); __HAL_ADC_ENABLE(&hadc1); // 先使能ADC // 关键宏：开启温度传感器 __HAL_ADC_ENABLE_TEMP_SENSOR();注意顺序：必须先使能ADC时钟，再调用此宏，否则可能无法正常启动。
此外，首次启用后建议延时至少5~10μs等待信号稳定。
5. 软件触发 or 硬件触发？
对于温度这种慢变量，完全可以用软件触发（比如每秒一次）。但如果系统已有定时器用于其他ADC采集，也可以配置为TIM触发。
示例（软件触发）：
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 单次模式 hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;然后手动启动：
HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10); uint32_t adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);温度怎么算？别只用线性插值！
最常用的计算方法来自ST的应用笔记 AN3116，基于两个出厂校准点进行线性拟合。
出厂校准数据在哪？
不同系列地址略有差异，以STM32F4为例：
| 温度点 | 地址 | 数据类型 |
|---|---|---|
| 25°C | 0x1FFF7A2C | uint16_t |
| 110°C | 0x1FFF7A2E | uint16_t |
这些值是在工厂高温标定台上实测写入的，每颗芯片都不一样。
标准线性公式
#define TEMP_CALIB_25C_ADDR ((uint16_t*)0x1FFF7A2C) #define TEMP_CALIB_110C_ADDR ((uint16_t*)0x1FFF7A2E) float CalculateTemperature(uint32_t adc_value) { float temp_cal_25 = *TEMP_CALIB_25C_ADDR; float temp_cal_110 = *TEMP_CALIB_110C_ADDR; // 斜率：每LSB对应的温度变化 float avg_slope = (110.0f - 25.0f) / (temp_cal_110 - temp_cal_25); return (adc_value - temp_cal_25) * avg_slope + 25.0f; }举个例子：
- 若你在室温下读到ADC=1800，
- 查得temp_cal_25=1430,temp_cal_110=4200，
- 则斜率为 $ 85/(4200-1430) ≈ 0.0307 °C/count $
- 计算得温度：$ (1800 - 1430) × 0.0307 + 25 ≈ 36.4°C $
看起来很准？但现实往往没那么简单。
实战中的坑与破解之道
❗ 坑点1：自加热干扰太大
当你跑FreeRTOS+DMA+WiFi传输时，MCU自己就在发热，这时候测出来的温度比环境高5~10°C很正常。
✅解决方案：
- 在系统空闲时采样（例如进入idle hook）；
- 或者做动态补偿：根据CPU负载乘以经验系数修正；
- 更高级的做法是结合外部NTC做融合估计。
❗ 坑点2：冷机启动时不准
刚上电时芯片温度还没上来，而内部参考电压也未完全稳定，前几次读数容易偏低。
✅应对策略：
- 上电后延迟1~2秒再首次采样；
- 连续采样3次取平均作为初始值；
- 可加入“温度爬升速率”判断逻辑，过滤异常跳变。
❗ 坑点3：噪声干扰导致抖动
即使硬件去耦做得好，ADC读数仍会有±3~5个count的波动，反映到温度上就是±1°C左右跳动。
✅ 推荐加入软件滤波：
移动平均滤波（适合缓变信号）
#define FILTER_LEN 8 static uint32_t buffer[FILTER_LEN]; static int idx = 0; uint32_t apply_filter(uint32_t raw) { buffer[idx] = raw; idx = (idx + 1) % FILTER_LEN; uint32_t sum = 0; for (int i = 0; i < FILTER_LEN; i++) { sum += buffer[i]; } return sum / FILTER_LEN; }调用方式：
uint32_t filtered_adc = apply_filter(HAL_ADC_GetValue(&hadc1)); float temp = CalculateTemperature(filtered_adc);⚠️ 注意：不要在中断里做复杂运算！可在主循环中处理。
❗ 坑点4：不同批次芯片差异大
同一型号的两块板子，在相同环境下读数相差3°C以上，并不少见。
✅ 高要求场合建议增加单点现场校准：
比如已知当前环境为25.0°C（用红外测温枪辅助确认），记录此时ADC值adc_at_25，后续计算改用：
temperature = (adc_value - adc_at_25) * avg_slope + 25.0f;这样可以把系统误差控制在±1°C以内。
低功耗场景怎么玩？
在电池供电设备中，我们希望尽可能降低功耗。能不能做到“每天只醒一次，测完温度继续睡”？
当然可以！
方案：Stop Mode + RTC闹钟唤醒 + 自动触发ADC
步骤如下：
1. 配置RTC定时唤醒（如每30秒一次）；
2. 进入STOP2模式（仅保留备份域供电）；
3. 唤醒后自动触发ADC采样（可通过RTC事件触发）；
4. 采样完成后立即处理并重新休眠。
优势：
- 休眠电流可降至<10μA
- 每次唤醒仅耗时几毫秒
- 实现真正的“无人值守”温度监控
📌 注意：进入Stop模式前需确保ADC已预配置完成，避免每次重复初始化。
完整初始化代码模板（HAL库）
ADC_HandleTypeDef hadc1; DMA_HandleTypeDef hdma_adc1; void MX_ADC1_TempSensor_Init(void) { // ADC基本配置 hadc1.Instance = ADC1; hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE; hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc1.Init.NbrOfConversion = 1; if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 配置通道：内部温度传感器 ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR; sConfig.Rank = 1; sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES; if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 启用内部温度传感器 __HAL_ADC_ENABLE_TEMP_SENSOR(); // 可选：开启DMA或中断 // __HAL_ADC_ENABLE_IT(&hadc1, ADC_IT_EOC); }结语：把“体温监测”变成系统的本能
当你真正掌握这套机制后，你会发现：
原来MCU也可以有“自我感知”能力。
它不再只是一个执行指令的冰冷芯片，而是能感知自身状态、做出反应的智能节点。
下次设计产品时，不妨问问自己：
- 我的系统知道自己有多热吗？
- 如果持续升温，它会主动保护自己吗？
- 故障复盘时，有没有温度日志可供分析？
这些问题的答案，或许就藏在你早已忽略的那个内部通道里。
如果你正在做IoT终端、工业控制器、便携设备或电机驱动项目，强烈建议将这项技术纳入基础能力库。它不仅省成本、省空间，更能显著提升系统的健壮性和可维护性。
💡互动话题：你在项目中用过STM32内部温度传感器吗？遇到了哪些奇葩问题？欢迎留言分享你的实战经验！
