在高性能嵌入式系统中,高速高精度ADC采样是数据采集的重要环节。STM32H743作为STM32家族的高端MCU,内置多个16位ADC模块,采样速度高达3.6 MSPS,非常适合高速数据采集任务。本文以STM32H743ZI为例,介绍如何使用ADC配合DMA进行高效的数据采集,并提供完整的代码实现。
一、STM32H743ZI简介STM32H743ZI基于ARM Cortex-M7内核,主频高达480 MHz,拥有1 MB的SRAM和2 MB的Flash,配备多个高速ADC、DAC、FMC、ETH等外设,广泛应用于工业自动化、信号处理等领域。
二、硬件连接为进行ADC采样测试,可使用开发板自带的模拟输入通道。STM32H743ZI的ADC通道如下:
- ADC1_IN0 (PA0)
- ADC2_IN1 (PA1)
- ADC3_IN2 (PA2)
在实验中,我们将使用开发板上的可变电阻连接至ADC1_IN0模拟输入通道,提供一个可调的电压信号。
三、代码实现以下代码使用STM32 HAL库实现ADC采样与DMA传输。开发环境为STM32CubeIDE。
#include "main.h"
// ADC句柄定义
ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
// ADC采样数据缓冲区
#define ADC_BUFFER_SIZE 256
uint32_t adc_buffer[ADC_BUFFER_SIZE];
// 初始化ADC1
void MX_ADC1_Init(void) {
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
// 配置ADC1
hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
hadc1.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN;
if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
// 配置ADC通道
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_2CYCLES_5;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
}
// DMA初始化
void MX_DMA_Init(void) {
// 启用DMA时钟
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
// 配置DMA
hdma_adc1.Instance = DMA2_Stream0;
hdma_adc1.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0;
hdma_adc1.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
hdma_adc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
hdma_adc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;
hdma_adc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD;
hdma_adc1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
hdma_adc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
hdma_adc1.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
if (HAL_DMA_Init(&hdma_adc1) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
// 将DMA与ADC绑定
__HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1);
}
// 主函数
int main(void) {
HAL_Init(); // 初始化HAL库
SystemClock_Config(); // 配置系统时钟
MX_DMA_Init(); // 初始化DMA
MX_ADC1_Init(); // 初始化ADC1
// 启动ADC与DMA
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_buffer, ADC_BUFFER_SIZE);
while (1) {
// 可在此处理采样数据
uint32_t avg = 0;
for (int i = 0; i < ADC_BUFFER_SIZE; i++) {
avg += adc_buffer[i];
}
avg
四、代码解析- ADC配置
使用HAL_ADC_Init和HAL_ADC_ConfigChannel配置ADC工作参数,如分辨率、采样时间和输入通道。
- DMA配置
配置DMA传输模式为循环模式,并绑定到ADC外设。DMA使数据采集更高效,无需CPU参与传输。
- 数据采样
HAL_ADC_Start_DMA启动ADC采样并通过DMA传输数据到缓冲区,主循环中可以直接处理数据。
- 平均值计算
示例代码对缓冲区中的数据求平均值,用于进一步处理。
五、调试与优化- 采样频率调整
根据应用需求调整ADC采样时间和时钟分频系数。 - 数据处理效率
结合硬件加速功能(如FPU),对采样数据进行高效处理。 - 多通道采样
配置扫描模式,实现对多个通道的连续采样。
六、总结通过本文,你将掌握如何在STM32H743ZI上实现高速ADC采样,并利用DMA提高数据传输效率。这种方法在信号处理、工业控制等领域应用广泛,为你的嵌入式开发提供了可靠的技术支持。
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