使用 STM32 外设进行数据采集与处理

只看该作者 · 2024-12-9 16:49

数据采集
在 STM32 中，数据采集通常是通过 ADC 来完成的。假设我们想读取外部传感器（如温度传感器、光传感器或压力传感器）的模拟输出，以下是步骤：

配置 ADC
初始化 ADC：选择要使用的 ADC 通道，并配置采样时钟、分辨率、对齐方式等参数。
启动 ADC 转换：启动 ADC 转换，可以选择使用定时器触发或软件触发。
读取 ADC 结果：等待 ADC 转换完成后，读取 ADC 的数字值。
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复制代码
// 示例代码：初始化 ADC 和读取数据

#include "stm32f4xx_hal.h"

// 初始化 ADC
void ADC_Init() {
// ADC 配置结构体
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

// 启动 ADC 外设
HAL_ADC_Start(&hadc1);

// 配置 ADC 输入通道（例如，通道1用于读取模拟输入）
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
}

// 读取 ADC 数据
uint32_t Read_ADC() {
// 启动 ADC 转换
HAL_ADC_Start(&hadc1);

// 等待转换完成
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 1000000) == HAL_OK) {
// 读取转换结果
return HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}
return 0;
}

只看该作者 · 2024-12-9 16:50

信号调理
许多模拟信号需要调理，尤其是来自传感器的信号。常见的调理方法包括：

放大信号：使用运算放大器将信号放大至 ADC 的输入范围。
滤波信号：使用低通滤波器或带通滤波器来去除高频噪声。
偏置调整：某些传感器的输出信号可能需要偏置或参考电压，确保信号适合 ADC 的输入范围。
例如，在读取一个传感器的输出时，可以先使用 Op-Amp 进行信号放大，然后将其送入 ADC 进行数字化。

只看该作者 · 2024-12-9 16:50

滤波
可以使用数字滤波器对 ADC 采集到的数据进行去噪处理，如平均滤波、卡尔曼滤波等。
在 STM32 上，你可以通过中断或定时器周期性地进行采样和滤波操作。
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复制代码
// 示例代码：平均滤波
#define NUM_SAMPLES 10
uint32_t ADC_Samples[NUM_SAMPLES];
uint32_t Get_Avg_ADC_Value() {
uint32_t sum = 0;
for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; i++) {
sum += ADC_Samples[i];
}
return sum / NUM_SAMPLES;
}

只看该作者 · 2024-12-9 16:50

数据输出与控制
采集并处理完数据后，结果可以通过 DAC 输出到外部设备，或者用作控制信号。例如，可以通过 DAC 输出一个控制电压，用于驱动一个电机、LED 或其他模拟设备。

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复制代码
// 示例代码：使用 DAC 输出模拟信号
void DAC_Init() {
// 初始化 DAC 外设
HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_1);
}

void DAC_Output(uint32_t value) {
// 设置 DAC 输出值（10 位分辨率）
HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, value);
}
通过上述步骤，STM32 可以实现数据采集、信号处理和模拟输出，广泛应用于各种传感器接口、控制系统等领域。

只看该作者 · 2024-12-9 16:50

通过 STM32 的模拟外设，如 ADC、DAC、比较器等，可以实现强大的数据采集、处理与控制功能。利用这些外设，你可以轻松地将模拟信号转换为数字信号，处理这些信号，并将处理结果反馈到控制系统中。STM32 的灵活性和强大的外设支持，使其成为嵌入式系统中广泛使用的解决方案，尤其适合于需要模拟信号处理的应用。