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[APM32F4] APM32F407 定时器触发ADC+DMA采样测量3ADC采样速度

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 楼主| Alden 发表于 2025-7-22 18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
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ADC, DMA, f407, 定时器触发, APM32F407, 3ADC
本帖最后由 Alden 于 2025-7-22 18:02 编辑

#技术资源# #申请原创#
上一篇帖子测了APM32F407使用ADC加DMA连续采样3ADC的12个通道，但进一步测试发现这样做虽然能一直用DMA采ADC的数据，但不好确定数据是在什么时刻采的，也不好测量ADC采样的时间，就再调整了下，增加用定时器触发ADC采样。
查看APM32F407的手册可以看到，ADC有多种外部触发的选择，可以根据需要进行选择。
Snipaste_2025-07-22_17-11-57.png
我这里就选择TMR2_TRGO来进行触发。
定时器的配置如下：
复制
  1. void TMR_Init(void) {
    

  2.         TMR_BaseConfig_T timBaseConfig;
    

  3.                 RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR2);
    

  4.         //系统工作主频为168M，由于APB1是4分频，所以tmr2时钟84M计算如下
    

  5.         timBaseConfig.period = 83;                         //设置定时器时基为125us，(83+1)*(124+1)/(84m) = 125us        
    

  6.         timBaseConfig.division = 124;                 
    

  7.         timBaseConfig.clockDivision = TMR_CLOCK_DIV_1;
    

  8.         timBaseConfig.countMode = TMR_COUNTER_MODE_UP;
    

  9.         TMR_ConfigTimeBase(TMR2,&timBaseConfig);
    

  10.         
    

  11.         //选择外部触发源
    

  12.         TMR_SelectOutputTrigger(TMR2, TMR_TRGO_SOURCE_UPDATE);
    

  13.         
    

  14.         TMR_EnableInterrupt(TMR2,TMR_INT_UPDATE);
    

  15.         NVIC_EnableIRQRequest(TMR2_IRQn,0,0);
    

  16.         
    

  17.         TMR_Enable(TMR2);
    

  18. }
系统工作主频为168M，由于APB1是4分频，所以tmr2时钟84M计算如下：(83+1)*(124+1)/(84m) = 125us
也就是在默认168M主频下TMR2触发ADC采样的周期是125us.
对应的，ADC的初始化中增加外部触发的配置：
复制
  1. void ADC_Init(void)
    

  2. {
    

  3.     GPIO_Config_T gpioConfig;
    

  4.     ADC_Config_T  adcConfig;
    

  5.     ADC_CommonConfig_T adcCommonConfig;
    


  6. 

  7.     /* RCM Enable*/
    

  8.     RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA|RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB|RCM_AHB1_PERIPH_GPIOC);
    


  9. 

  10.     /* GPIO Configuration */
    

  11.     GPIO_ConfigStructInit(&gpioConfig);
    

  12.     gpioConfig.pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6;
    

  13.     gpioConfig.mode = GPIO_MODE_AN;
    

  14.     gpioConfig.pupd = GPIO_PUPD_NOPULL;
    

  15.     GPIO_Config(GPIOA, &gpioConfig);
    

  16.                 
    

  17.           GPIO_ConfigStructInit(&gpioConfig);
    

  18.     gpioConfig.pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;
    

  19.     gpioConfig.mode = GPIO_MODE_AN;
    

  20.     gpioConfig.pupd = GPIO_PUPD_NOPULL;
    

  21.     GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfig);
    

  22.         
    

  23.           GPIO_ConfigStructInit(&gpioConfig);
    

  24.     gpioConfig.pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    

  25.     gpioConfig.mode = GPIO_MODE_AN;
    

  26.     gpioConfig.pupd = GPIO_PUPD_NOPULL;
    

  27.     GPIO_Config(GPIOC, &gpioConfig);
    


  28. 

  29.     RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC1);
    

  30.     RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC2);
    

  31.                 RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC3);
    

  32.     ADC_Reset();
    


  33. 

  34.     /* ADC Common Configuration */
    

  35.     adcCommonConfig.mode        = ADC_MODE_TRIPLE_REGSIMULT;//3ADC规则同步模式
    

  36.     adcCommonConfig.prescaler   = ADC_PRESCALER_DIV4;
    

  37.     adcCommonConfig.accessMode  = ADC_ACCESS_MODE_1;
    

  38.     adcCommonConfig.twoSampling = ADC_TWO_SAMPLING_10CYCLES;
    

  39.     ADC_CommonConfig(&adcCommonConfig);
    


  40. 

  41.     /* ADC Configuration */
    

  42.     ADC_ConfigStructInit(&adcConfig);
    


  43. 

  44.     /* Set resolution*/
    

  45.     adcConfig.resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT;
    

  46.     /* Set dataAlign*/
    

  47.     adcConfig.dataAlign = ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;
    

  48.     /* Set scanDir*/
    

  49.     adcConfig.scanConvMode = ENABLE;
    

  50.     /* Set convMode continous*/
    

  51.     adcConfig.continuousConvMode = DISABLE;
    

  52.     /* Set extTrigEdge*/
    

  53.     adcConfig.extTrigEdge = ADC_EXT_TRIG_EDGE_RISING;
    

  54.                 adcConfig.extTrigConv = ADC_EXT_TRIG_CONV_TMR2_TRGO;        //设置ADC使用TMR2触发
    

  55.     /* Set nbrOfConversion*/
    

  56.     adcConfig.nbrOfChannel = 4;
    


  57. 

  58.     ADC_Config(ADC1, &adcConfig);
    

  59.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_0, 1, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  60.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_1, 2, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  61.                 ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_2, 3, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  62.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_4, 4, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    


  63. 

  64.     ADC_Config(ADC2, &adcConfig);
    

  65.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC2, ADC_CHANNEL_5, 1, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  66.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC2, ADC_CHANNEL_6, 2, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  67.                 ADC_ConfigRegularChannel(ADC2, ADC_CHANNEL_8, 3, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  68.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC2, ADC_CHANNEL_9, 4, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  69.                 
    

  70.                 ADC_Config(ADC3, &adcConfig);
    

  71.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC3, ADC_CHANNEL_10, 1, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  72.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC3, ADC_CHANNEL_11, 2, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  73.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC3, ADC_CHANNEL_12, 3, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  74.     ADC_ConfigRegularChannel(ADC3, ADC_CHANNEL_13, 4, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
    

  75.                 
    


  76. 

  77.                 
    

  78.     ADC_EnableMultiModeDMARequest();
    

  79.     /* Enable ADC*/
    

  80.     ADC_Enable(ADC1);
    

  81.     ADC_Enable(ADC2);
    

  82.                 ADC_Enable(ADC3);
    

  83.                 ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
    


  84. 

  85. }
这样的话ADC就会由定时器TMR2触发采样，采样完成后有DMA搬运到数组中，触发DMA完成中断进行数据处理。
复制
  1. void DMA2_STR0_IRQHandler(void)
    

  2. {
    

  3.         if(DMA_ReadIntFlag(DMA2_Stream0,DMA_INT_TCI**0) != RESET)
    

  4.         {
    

  5.                                 APM_MINI_LEDToggle(LED2);
    

  6.                                         APM_MINI_LEDOn(LED2);
    

  7.                                         ADC1_CH0_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[0]/4095*3.3f;
    

  8.                                         ADC2_CH5_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[1]/4095*3.3f;
    

  9.                                         ADC3_CH10_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[2]/4095*3.3f;
    

  10.                                         
    

  11.                                         ADC1_CH1_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[3]/4095*3.3f;
    

  12.                                         ADC2_CH6_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[4]/4095*3.3f;
    

  13.                                         ADC3_CH11_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[5]/4095*3.3f;
    

  14.                                         
    

  15.                                         ADC1_CH2_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[6]/4095*3.3f;
    

  16.                                         ADC2_CH8_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[7]/4095*3.3f;
    

  17.                                         ADC3_CH12_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[8]/4095*3.3f;
    

  18.                                         
    

  19.                                         ADC1_CH4_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[9]/4095*3.3f;
    

  20.                                         ADC2_CH9_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[10]/4095*3.3f;
    

  21.                                         ADC3_CH13_ConvertedValue = (float)DMA_DualConvertedValue[11]/4095*3.3f;
    

  22.         DMA_ClearIntFlag(DMA2_Stream0,DMA_INT_TCI**0);
    

  23.         }
    

  24. }
    


  25. 

  26. void TMR2_IRQHandler(void){
    

  27.         if (TMR_ReadIntFlag(TMR2, TMR_INT_UPDATE) != RESET) {
    

  28.                                 APM_MINI_LEDOff(LED2);
    

  29.                 TMR_ClearIntFlag(TMR2, TMR_INT_UPDATE);
    

  30.                 }
    

  31. }
同时，这样也可以使用一个IO在TMR2中断中置高，在DMA完成中断中置低，IO的高电平时间就相当于ADC采样转化的时间。
我们也可以先看看理论上的ADC采样时间改如何计算：
ADC时钟在APB2总线上，最大是主频的二分频也就是84Mhz。
ADC的时钟通过    adcCommonConfig.prescaler   = ADC_PRESCALER_DIV4;再分频下来。
这里测试是4分频也就是21Mhz
ADC的转换时间公司在用户手册中可以看到：
TCONV=采样时间+12 个周期；采样时间由 SMPCYCCFGx[2:0]位控制，最小采样周期为 3 个
也就是我配置的：    ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_0, 1, ADC_SAMPLETIME_3CYCLES);
所以我目前配置的采样频率是21M÷（3+12）=1.4M，对应的采样时间为0.714us。
我使用三ADC采12个通道需要采4次也就是我目前配置的理论采样时间就是4*0.713us=2.856us。
而实际的采样时间我们通过示波器输出来看：
DSTSS3.png
实际采样时间是3.333us

将采样周期改成15后：   ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_0, 1, ADC_SAMPLETIME_15CYCLES);
理论采样时间就是5.143us
实际采样时间是5.529us
DSTSS4.png
可以看到实际值比理论值略大零点几us,这主要是DMA传输以及进出中断的指令占的时间.
所以APM32F407ADC的采样时间与理论是相符的。
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21小跑堂 打赏了 30.00 元 2025-07-28
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21小跑堂
书接上文，增加定时器触发ADC采样，通过定时器的辅助，使多个ADC多通通加DMA采样更为可控，效果更佳。  发表于 2025-7-28 17:48
Alden
[url=home.php?mod=space&uid=760190]@21小跑堂[/url]  发表于 2025-7-22 18:03

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绝影孤狼 发表于 2025-7-29 20:53 | 显示全部楼层
非常详细的配置过程，学习了！不过我有个疑问，DMA搬运数据时的延迟对采样时间的影响大吗？
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