🛠 ADC 12 bits et PWM sur la Nucleo-F401RE : oversampling, millivolts et LED en fondu

Objetivos

Usa las dos caras analógicas de la F401RE: el ADC de 12 bits (16 canales) y la PWM controlada por temporizador mediante analogWrite. Construirás un bucle de entrada por potenciómetro y salida de brillo con una conversión correcta a milivoltios, y luego añadirás sobremuestreo para estabilizar las últimas cifras.

Hardware

• 1× Nucleo-F401RE + cable micro-USB
• Potenciómetro de 10 kΩ: patas exteriores a 3,3 V y GND, cursor a A0 (PA0)
• 1 LED + resistencia de ~330 Ω en D5 (cualquier pin del conector Arduino compatible con PWM mapeado por el núcleo)

Los hechos

• El ADC de la F401RE es de 12 bits (0–4095) sobre un rango de 0–3,3 V — escala los milivoltios con raw * 3300 / 4095.
• El núcleo implementa analogWrite sobre temporizadores de hardware; no hay bit-banging por software.
• > SIN VERIFICAR: se describe ampliamente que la F401 carece del DAC analógico presente en las F405/F407 — trata "sin DAC" como no confirmado; si necesitas salida analógica, planifica PWM + filtro RC o un DAC externo en SPI/I2S.
• El chip también incluye I2S y SDIO en el chip para streaming real de audio/SD (consulta el tutorial avanzado de USB/SDIO).

Código

const int kFadePin  = D5;   // PWM-capable pin mapped by the core
const int kProbePin = A0;   // PA0 on the Arduino connector

void setup {
  Serial.begin(115200);     // ST-LINK VCP (USART2, PA2/PA3)
  analogWrite(kFadePin, 0);
}

void loop {
  // oversample: 64 reads averaged to stabilise the low digits
  long sum = 0;
  for (int i = 0; i < 64; i++) sum += analogRead(kProbePin);
  int raw = sum / 64;

  unsigned long mv = (unsigned long)(raw * 3300 / 4095);  // 12-bit scale
  int duty = map(raw, 0, 4095, 0, 255);
  analogWrite(kFadePin, duty);
  Serial.printf("raw=%4d  %4lu mV  duty=%3d\n", raw, mv, duty);
  delay(100);
}

Pasos

1. Conecta el divisor de potenciómetro y el LED según lo descrito.
2. Carga el código seleccionando la placa Nucleo F401RE; abre el monitor serie a 115200.
3. Gira el potenciómetro: el brillo del LED y la columna de mV deben seguirse mutuamente.
4. Compara una única lectura de analogRead con el promedio de 64 muestras — el parpadeo en la última cifra desaparece.

Resultado esperado

Un barrido suave de 0 → 3300 mV con un ciclo de trabajo PWM coincidente de 0–255. El bucle de parpadeo + desvanecimiento + sonda ADC incluido en los ejemplos propios del núcleo es el mismo patrón en un solo sketch: parpadeo duro en PA5, rampa PWM visible por software con analogWrite, y una sonda de 12 bits impresa a través del VCP ST-LINK.

Errores comunes

• Escalar con 1023 (costumbre de 10 bits) — las lecturas se detienen en un cuarto del rango.
• Alimentar una señal de 5 V directamente en A0: el dominio del MCU es de 3,3 V (VDD 1,7–3,6 V); usa un divisor.
• Conectar el LED directamente a un GPIO sin una resistencia en serie.
• Buscar una salida analogWrite de calidad DAC: en esta clase de componente, PWM + filtro RC es la respuesta honesta y de bajo coste.