通过灵动MCU实现多路电压监控且尽量不影响功耗

只看该作者 · 2025-4-29 16:52

技术实现方案
1. 使用ADC多通道复用
灵动MCU的ADC一般支持多个输入通道（通常支持8~16个模拟输入引脚）：

单ADC、多通道扫描模式

配置ADC为扫描模式（Scan Mode），支持在一个采样周期内轮询多个通道。

自动通道切换，减少CPU干预。

示例：

c
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ADC_InitStructure.ScanConvMode = ENABLE;    // 扫描模式
ADC_InitStructure.ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles);
// 多通道配置...
2. 定时采样调度（低频触发）
采用定时器触发ADC采样，代替持续扫描：

节省CPU时间与功耗

可调采样频率（如每10ms、每100ms采一次）

c
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// ADC触发源配置为TIM1/TRGO
ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ExternalTrigConvConfig(ADC1, ADC_ExternalTrigConv_T1_TRGO);
3. 低功耗运行模式结合ADC唤醒
如果MCU支持低功耗模式（如SLEEP或STOP），可以：

在ADC采样前唤醒

采样完成后进入SLEEP

采样间隔足够长（如>100ms），非常节能

示例流程：

css
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[低功耗睡眠中]
↓
[定时器唤醒 MCU]
↓
[启动 ADC 采样所有通道]
↓
[采样完成 → 中断通知 → 数据处理]
↓
[重新进入睡眠]
4. 参考电压 & 分压输入设计
建议使用外部稳压参考源，提升不同通道采样一致性

若被测电压高于ADC允许输入，需通过高阻分压（如1MΩ+1MΩ）接入

三、功耗优化建议

技术策略优化点
使用Scan模式避免频繁切换通道，提升效率
定时器触发采样降低主循环干预，定时调度更节能
低功耗模式（Sleep）空闲时进入睡眠，减少整体能耗
分时/分组采样将通道按优先级或更新速率分批采样
软/硬件滤波处理减少重复采样次数，提高单次采样可靠性
DMA传输（如支持）减少CPU负担（部分型号支持ADC DMA）
示例应用结构图（描述）
css
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         多路电压源（如 Vbat1~Vbat4）
               │
      [电阻分压/滤波电路]
               │
      ┌──────────────┐
      │ ADC 多通道复用│ ← 参考电压稳定（内部/外部）
      └──────────────┘
               ▲
   定时器触发采样（定时唤醒）
               ▲
      低功耗主循环（Sleep）
总结

项目实现建议
多路采样使用Scan模式+定时器触发
节能控制 Sleep模式 + 定时调度采样
精度控制稳定参考电压 + 软件滤波
软件架构中断驱动 + 循环休眠唤醒机制

只看该作者 · 2025-4-29 16:54

采集 4 路模拟电压（可扩展）

每 100ms 采样一次

利用 ADC 扫描模式 + 定时器触发

系统进入 Sleep 模式节能

采样完成通过中断通知

main.c
#include "mm32_device.h"
#include "adc.h"
#include "timer.h"
#include "lowpower.h"

volatile uint16_t adcValues[4];

int main(void) {
ADC_Config();       // 配置ADC
TIM2_Config();       // 设置定时器用于触发ADC
LowPower_Config(); // 设置低功耗模式（Sleep）

while (1) {
      __WFI();       // 等待中断唤醒，进入 Sleep 模式
      // 中断唤醒后在这里处理采样结果
      ProcessVoltage(adcValues);
}
}

adc.c
void ADC_Config(void) {
// 使能ADC时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;

// 设置为扫描模式，单次转换
ADC1->CR1 |= ADC_CR1_SCAN;
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EXTTRIG | ADC_CR2_EXTSEL_TIM2_TRGO;
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EOCIE; // 转换完成中断

// 配置通道序列
ADC1->SQR1 = ADC_SQR1_L_3; // 4通道
ADC1->SQR3 = (0 << 0) | (1 << 5) | (2 << 10) | (3 << 15); // CH0-CH3

// 启用ADC
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;

// 启用中断
NVIC_EnableIRQ(ADC1_2_IRQn);
}

void ADC1_2_IRQHandler(void) {
static uint8_t channelIndex = 0;
if (ADC1->SR & ADC_SR_EOC) {
      adcValues[channelIndex++] = ADC1->DR;
      if (channelIndex >= 4) {
         channelIndex = 0;
      }
}
}

timer.c
void TIM2_Config(void) {
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;

TIM2->PSC = 7200 - 1;    // 72MHz -> 10kHz
TIM2->ARR = 1000 - 1;    // 10kHz -> 每100ms触发
TIM2->CR2 |= TIM_CR2_MMS_1; // TRGO为更新事件
TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

lowpower.c
void LowPower_Config(void) {
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk; // 可选，若需进入深度睡眠
// SLEEP 模式默认 WFI 指令有效
}

只看该作者 · 2025-4-29 16:54

数据处理示例
void ProcessVoltage(uint16_t *adc) {
for (int i = 0; i < 4; i++) {
      float voltage = (3.3f / 4096.0f) * adc[i]; // 假设参考电压为3.3V
      if (voltage < 2.8f) {
         TriggerLowVoltageAlarm(i, voltage);
      }
}
}

只看该作者 · 2025-4-29 16:55

多路采样调度流程图（逻辑示意）
┌────────────┐
│ Timer中断  │ ← 每100ms
└────┬───────┘
   │ 触发 ADC 开始转换（4通道）
┌────▼───────┐
│ ADC采样完成│
│(每通道EOC) │
└────┬───────┘
   │
   ▼
[采样数据缓存 → 低压判断 → 发出告警]
   │
   ▼
┌────────┐
│ __WFI()│ ← MCU重新休眠，等待下次触发
└────────┘