基于STM32F103C8T6的高速DMA传输多通道ADC数据

只看该作者 · 2023-5-29 23:28

前言

ADC在STM32系列单片机的使用中占用着很大的比例，常见的案例是通过ADC单次转换电压值，这种方式的缺陷在于转换效率不高。一般的单片机带有ADC1和ADC2两个ADC转换，单次转换需要执行一定的程序，想得到结果需要耗费一些时间在赋值，调用中断上面。在此基础上，为了提高转换的效率，借用单片机内部自带的DMA传输单元，可以直接越过CPU指令，将数据传送到我们所定义的寄存单元内部，这样我们需要查看检测的电压数据时，只需要直接访问存储数组即可。
一、软件设计思路

整体的软件设计思路分为两个大的环节：初始化ADC和开启高速DMA数据传输。在本次实验中，选用ADC1作为转换单元，这是比较基础的只用到一个ADC的转换方式，在ADC的使用之中，可以以ADC1和ADC2相互配合的方式进行交替采样，其优点在于两次采样中间只需要间隔极短的时间，比单次采样要快很多，在后续会进行更新，此处只用到一个ADC单元。

ADC初始化需要设置好转换的时间，转换的IO口以及转换的触发方式。而高速DMA也需要设置对应的触发方式，这里是通过ADC进行触发。在DMA传输的过程中，需要设定好DMA传输的方式以及地址，下面就针对具体的代码进行设计。

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二、代码

代码如下：开头用define定义了ADC1_DR_Address，这是ADC存放检测数据的地址，DMA单元可以通过此地址访问数据，并将数据存储到我们定义的数组内部。那么后面定义了全局变量ADC_ConvertedValue，我们检测到的所有数据要存放到这个数组内部，可以看到，目前设置的ADC存放数据总共有四个，对应四个检测通道，可以根据自己的实际需求，去进行设计。具体数组的存放大小计算公式是：设置的检测通道*每个通道想要求平均的个数。比如四个通道，十个想要求平均的数据，则数组大小就设置为40，那么通过软件设置，数组[0]对应的就是第一个通道第一个数据，数组[1]对应的是第二个通道第一个数据，数组[4]对应的就是第一个通道第二个数据，依此类推。

在实际的ADC初始化中，调用ADC，DMA，GPIO三个InitTypeDef，这些都是实现定义好的，但是记得在FWlib库中调用dma和adc的官方例程库。前面初始化了DMA时钟，ADC1时钟，以及我们所定义的采样引脚，在这里定义的ADC采样引脚为PA1-PA4，可以自行修改。那么在GPIO口初始化了以后，就开始对DMA进行配置。

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DMA配置过程中需要对几个参数进行注意，在这里重点说明一下：

DMA_PeripheralBaseAddr：可以理解为获取数据的地址，我们需要获取ADC的数据，则将ADC存放数据的地址放到此处。
DMA_MemoryBaseAddr：存放数据的地址，这里的地址单元由我们定义的数组决定，只需要将定义数组赋值过去即可。
DMA_BufferSize：缓冲区长度，取决于你的数组长度，有多少个数据就填多少
DMA_PeripheralDataSize：与下方内存的DataSize类似，都设置为了half word，那么half word其实等同于16位，2个byte，根据自己需求决定

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其它的就正常配置就行，DMA配置完毕以后，就要对ADC进行设置。ADC设置的话是要与DMA相互配合，故初始化ADC的工作模式为独立工作，之前提到了ADC可以互相配合也可以单独工作。在只使用一个ADC的情况下，只需要设置为独立工作模式即可。需要注意的是，如果需要连续不断地采集ADC数据，就要设置ADC工作在扫描和连续转换模式中。用于转换的通道也可以进行设置，具体看通道的个数，用到了多少通道就设置参数为多少。通道配置中根据芯片本身的资源，可以从channel0-channel15（以STM32F103ZET6）为例，1，2，3，4等数代表的是转换的次序，主要是方便查看你的数据位置，避免出错。转换精度此处我们设置为239.5，这个得根据你自己的需求来，设置的精度越高转换时间越长，精度自然越好，反之亦然，这里折中设置。最后再对ADC进行一些使能即可。

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adc.c

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#include "adc.h"

#define ADC1_DR_Address   ((u32)0x40012400+0x4c)

__IO uint16_t ADC_ConvertedValue[4];//ADC存放数据地址

void Init_adc(void)

{        

        ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;        

        DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;         

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;            

        RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//启动DMA时钟 

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);//启动ADC1时钟         

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//采样脚设置                

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4;        

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        

        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);         

        //DMA配置

        DMA_DeInit(DMA1_Channel1);//DMA1通道1配置                

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;//外设地址                        

        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_ConvertedValue;//内存地址        

        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//dma传输方向单向                        

        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;//设置DMA在传输时缓冲区的长度                

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//设置DMA的外设递增模式，一个外设                        

        DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//设置DMA的内存递增模式                

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//外设数据字长        

        DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;        //内存数据字长        

        DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;        //设置DMA的传输模式：连续不断的循环模式        

        DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//设置DMA的优先级别                        

        DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//设置DMA的2个memory中的变量互相访问        

        DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);                        

        DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);//使能通道1         

        //ADC配置        

        ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//独立工作模式                        

        ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;//扫描方式        

        ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//连续转换                

        ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;        //外部触发禁止                

        ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//数据右对齐                        

        ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;//用于转换的通道数        

        ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);                

        //规则模式通道配置        

        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1 , 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);        

        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2 , 2, ADC_SampleTime_239Cycles5);                

        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3 , 3, ADC_SampleTime_239Cycles5);        

        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4 , 4, ADC_SampleTime_239Cycles5);                        

        ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1的DMA                        

        ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1                         

        ADC_ResetCalibration(ADC1);//使能ADC1复位校准寄存器                

        while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//检查校准寄存器是否复位完毕                

        ADC_StartCalibration(ADC1);//开始校准                        

        while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//检测是否校准完毕                         

        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//开启ADC1的软件转换

}

只看该作者 · 2023-5-29 23:29

adc.h

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#ifndef __ADC_H

#define        __ADC_H





#include "stm32f10x.h"



void Init_adc(void);



#endif /* __ADC_H */

只看该作者 · 2023-5-29 23:29

需要调用参数只需要在定时器里面进行计数求平均即可，当初始化ADC以后，我们所定义的数组里面就会源源不断的出现数据，如前文提到的，第一个数据对应的就是第一个转换通道的，那么根据这个关系，就可以对采集到的数据进行平均化处理。

总结

此代码还有很多可以优化的地方，比如利用到交替采样。如果用到了F4的单片机，还可以利用F4的DSP库进行一些函数的计算，比如均方根算法，进行交流电压交流电流的采样。