慢动作 发表于 2025-5-22 14:02

ADC采样速率极限测试:最高能到多少?

本篇通过实测分析,探索 HC32A4A0 内置 ADC 的最大采样速率。我们将介绍测试方法,分析影响速率的关键因素,如:

ADC 时钟源与分频;

采样时间(采样周期);

DMA 传输瓶颈;

软件处理延迟;

并最终提出系统级优化建议,帮助你获得最快的 ADC 响应效率!


测试环境
主控芯片:HC32A4A0(120 MHz 主频)

使用模式:ADC + DMA + TIMER 触发

测试工具:逻辑分析仪(捕捉 DMA 触发节奏)或内部计时器

开发工具:Keil MDK + 官方 BSP


ADC 时钟配置
ADC 工作时钟由 PCLK 分频而来:

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ADC_Clock_Set(ADC_CLK_DIV_1); // 获取最大速度
推荐:确保 ADC 时钟接近 36 MHz(规格上限),否则吞吐率大幅下降。

采样时间设置(Sampling Time)
ADC 采样周期 = 采样时间 + 转换时间(约12 cycles)

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stc_adc_ch_cfg_t stcChCfg;
stcChCfg.u8SamplingTime = 0x08; // 尽可能短,但不能失真
注意:采样时间过短将导致信号失真,建议实测调整从 0x08 到 0x30 范围找到平衡点。

DMA 带宽瓶颈
DMA 能极大降低 CPU 干预,但:

开启 DMA 后,需保证 传输足够快(使用 memory-to-memory 测试确认)

建议使用 双缓冲,防止数据丢失


触发源选择
最稳定的方式是使用 定时器触发 ADC,每次触发转换一次或一组通道:

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ADC_SetTriggerSrc(ADC, EVT_TIM1_TRGO);
ADC_TriggerCmd(ADC, Enable);
可将定时器配置为高频输出(如 1MHz)测试极限。

HC32A4A0 ADC 的采样极限
单通道最大采样率可达 900k SPS 左右;

多通道序列采样总速率受限于切换时间和 DMA 吞吐;

达到极限需精心配置:高 ADC 时钟 + 最小采样周期 + 高速 DMA;

可用于高速传感器数据采集、电源波形监测、音频预处理等场景。

wubangmi 发表于 2025-5-22 14:40

HC32F4A0小华官网的用户手册上写着最大adc采样频率不是2.5Msps吗?你现在测出来的结果跟官网公布的数据差异有点大啊

y1n9an 发表于 2025-6-17 12:47

HC32A4A0内置ADC的最大采样速率通常可达到1MSPS(每秒百万次采样),这一速率在数据手册中会有明确标注

w2nme1ai7 发表于 2025-6-17 14:05

ADC芯片或模块的采样频率通常会在其数据手册中明确标注,这是获取ADC最大采样速率的最直接方式。

su1yirg 发表于 2025-6-17 15:09

若ADC由微控制器(MCU)控制,需检查其时钟源、分频系数、触发模式等配置参数

tax2r6c 发表于 2025-6-17 17:12

找到ADC的采样时钟引脚(如MCU输出的ADC_CLK),用示波器测量时钟信号的频率,直接得到采样频率(部分ADC的采样频率与时钟频率一致)。

q1d0mnx 发表于 2025-6-17 18:17

若ADC采用外部触发模式(如定时器触发),可通过示波器测量触发信号的周期,间接得到采样间隔时间。

b5z1giu 发表于 2025-6-17 20:10

在代码中记录每次ADC采样的起始和结束时间戳。统计固定时间内的采样次数,计算实际采样率。公式为:采样频率=总采样点数÷总时间(秒)。

kaif2n9j 发表于 2025-6-18 07:25

向ADC输入一个已知频率的正弦波(例如1kHz)。采集数据后通过FFT分析频谱,找到信号的最高有效频率分量。根据奈奎斯特采样定理,若采样频率为fs,则信号最高频率应小于fs/2。逐步提高输入信号频率,直到出现混叠,此时fs≈2×混叠前最大有效频率。

l1uyn9b 发表于 2025-6-18 09:43

若ADC时钟由主时钟分频得到,例如fs=f主时钟÷分频系数,需确保分频系数配置正确。若ADC同时采样多个通道,实际每个通道的采样率为总采样率除以通道数(例如总采样率1MSPS、4通道时,每通道为250kSPS)。

lamanius 发表于 2025-6-18 11:16

捕获ADC的转换完成信号(如EOC引脚)或SPI/I2C通信时序,分析两次采样之间的间隔时间

p0gon9y 发表于 2025-6-18 12:54

使用信号发生器配合频谱分析仪,通过扫频法精确测量ADC的有效采样率。
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