首先我们对ADC及DMA的基础知识作一下简单介绍。
一、 GD32/STM32 ADC模块的核心要点
一）、ADC基础特性
12位逐次逼近型
GD32/STM32 ADC为12位分辨率，最大量化值为4095（对应3.3V参考电压），支持0-3.3V模拟输入范围。
多通道架构
外部通道：16个（部分型号支持24个外部通道）
内部通道：2个（温度传感器、内部参考电压）
时钟系统
模拟时钟（ADCCLK）：由APB2时钟分频（/2、/4、/6、/8）生成，上限14MHz
数字时钟：等同于APB2时钟
二）、核心功能模式
转换模式
单次转换：手动触发单次采样
连续转换：自动循环采样同一通道
扫描模式：自动遍历多通道
通道分组机制
规则组：常规转换队列（最多16路）
注入组：高优先级中断式转换（最多4路）
触发方式
软件触发
硬件触发（TIMER、EXTI等）
三）、数据管理
对齐方式
右对齐：默认模式，数据存于寄存器低12位
左对齐：便于快速读取高8位数据
校准机制
上电自校准
温度传感器校准（需单独使能）
四）、典型应用配置
// HAL库配置示例（单通道连续转换）
ADC_HandleTypeDef hadc;
hadc.Instance = ADC1;
hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; // ADCCLK=21MHz
hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; // 连续转换模式
hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
HAL_ADC_Init(&hadc);
五）、进阶应用方案
DMA传输
实现多通道数据自动搬运，减少CPU开销
定时器触发
精确控制采样间隔（适用于波形采集）
模拟看门狗
设置电压阈值触发中断（过压/欠压保护）
六）、关键注意事项
输入阻抗匹配：建议源阻抗≤10kΩ
抗干扰设计：
独立模拟供电引脚（VDDA、VSSA）
添加RC滤波电路
避免数字信号线平行走线
开启DMA双缓冲模式提升吞吐量
使用过采样技术提高有效分辨率
低温漂外部基准电压（如REF3030）提升精度
七）、关于ADC转换时间计算
转换时间 = (采样周期 + 12.5周期) / ADCCLK
例如：当ADCCLK=21MHz，采样周期=84周期时，总转换时间≈4.59μs37
二、GD32/STM32 DMA 介绍
一）、DMA基础概念
定义与作用
DMA（Direct Memory Access）是一种无需CPU参与的硬件数据传输机制，可实现外设与内存之间（如ADC数据存入数组）、内存与外设之间（如UART发送数据）或内存与内存之间的高速数据搬运56。其核心作用是释放CPU资源，提升系统实时性与效率。
硬件架构
双控制器架构：STM32F1系列包含DMA1（7通道）和DMA2（5通道，仅大容量型号支持）
总线矩阵：DMA通过总线矩阵连接AHB总线，实现与外设、存储器的并行访问
数据流与通道：每个DMA控制器包含独立的数据流（Stream），每个数据流可映射至8个硬件通道（如DMA1_Channel4对应UART1_TX）
二）、DMA核心特性
传输方向
外设→存储器（如ADC采集数据）
存储器→外设（如SPI发送数据）
存储器→存储器（高速数据拷贝）
数据管理
数据宽度：支持8/16/32位，源与目标宽度可独立配置（自动填充/截断）
地址递增：传输后自动递增源/目标地址，支持非连续数据传输
循环模式：自动重置传输计数器，实现环形缓冲区（适用于连续采样场景）
优先级与仲裁
软件可设4级优先级（很高、高、中、低）
硬件仲裁器自动处理同优先级请求
三）、DMA配置流程（以HAL库为例）
// 示例：配置UART通过DMA发送数据
// 1. 使能DMA时钟
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); // DMA1时钟使能:ml-citation{ref="4,8" data="citationList"}
// 2. 初始化DMA参数
DMA_HandleTypeDef hdma_uart_tx;
hdma_uart_tx.Instance = DMA1_Channel4; // 选择通道
hdma_uart_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; // 存储器→外设
hdma_uart_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; // 外设地址固定
hdma_uart_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; // 存储器地址递增
hdma_uart_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
hdma_uart_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
hdma_uart_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; // 单次传输模式
HAL_DMA_Init(&hdma_uart_tx);
// 3. 绑定外设与DMA
__HAL_LINKDMA(&huart1, hdmatx, hdma_uart_tx); // 关联UART1发送端:ml-citation{ref="4,8" data="citationList"}
四）、典型应用场景
五）、关键注意事项
时钟使能
必须使能DMA控制器时钟（如__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE()）和外设时钟
中断管理
使能传输完成/半传输/错误中断，并在中断服务函数中清除标志位
数据对齐
确保源/目标地址对齐（如32位传输时地址需4字节对齐）
三、ADC校正
一）、校准核心流程
基础校准（标准模式）
上电后执行基础校准，消除电容误差
操作步骤：
① ADC上电（ADON=1）但未启动转换
② 执行校准命令（ADC_StartCalibration(ADC1)）
③ 等待校准完成标志位
内部参考电压校准
利用内置VREFINT通道（通道17）实现动态精度补偿
实现逻辑：
① 测量VREFINT通道原始值（典型值约1.2V）
② 计算比例因子：Scale = VREFINT_实际值 / ADC_VREFINT原始值
③ 应用比例因子至其他通道
考虑到电压校准需要手动测量VREFINT，加上我们大多应用并不需要获取准确电压值，只需要知道ADC值的变化，所以通常我们可以不做电压校准。
四、ADC程序实现示例
一）、单通道轮询模式（标准库）
// 引用[1][8]的配置逻辑
#include "stm32f10x.h"
void ADC1_Init(void) {
// 开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置ADC时钟为PCLK2的6分频（ADCCLK=12MHz）
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
// GPIO配置为模拟输入
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// ADC参数配置
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 独立模式
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 右对齐
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 单次转换
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 非扫描模式
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
// 校准ADC
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
}
uint16_t Get_ADC_Value(void) {
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // 启动转换
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC)); // 等待转换完成
return ADC_GetConversionValue(ADC1); // 返回12位转换结果
}
二）、多通道DMA传输（标准库)
void ADC1_Init(void)
{
#if 1
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
u8 rank = 1;
/* Enable DMA clock */
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
/* Enable ADC1 clock */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
/* Configure PB0 & PB1 as analog input */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PAPER_END_SEN | PAPER_IN_SEN;// | GPIO_BM_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIO_SENSOR, &GPIO_InitStructure); // PB0 & PB1,输入时不用设置速率
/* DMA channel1 configuration */
DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADC1->DR;; //ADC地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)SensorNow.ADC_Val;//内存地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ADC_CH_MAX;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址固定
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址增加
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //半字
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循环传输
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
/* Enable DMA channel1 */
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
/* ADC1 configuration */
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //独立ADC模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE ; //使能扫描模式，扫描模式用于多通道采集
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //开启连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //不使用外部触发转换
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //采集数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = ADC_CH_MAX; //通道数目
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
/*配置ADC时钟，为PCLK2的8分频，即9MHZ*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
/*配置ADC的通道采样周期及序列 */
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_15, rank ++, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_14, rank ++, ADC_SampleTime_55Cycles5);
/* Enable ADC1 DMA */
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
/* Enable ADC1 */
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
/*复位校准寄存器*/
ADC_ResetCalibration(ADC1);
/*等待校准寄存器复位完成*/
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
/* ADC校准*/
ADC_StartCalibration(ADC1);
/* 等待校准完成*/
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
/* 前面设置为不使用外部触发转换，所以使用软件触发ADC转换 */
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
#endif
}
三）、定时器触发ADC采样（标准库）
1、TIM定时器配置
时钟使能与模式设置
选择TIM工作模式（如PWM模式或基本定时模式），配置预分频器（PSC）和自动重载值（ARR）以设定触发频率。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 使能TIM3时钟
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 72MHz/72=1MHz
TIM_InitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000 - 1; // 触发频率1kHz (1MHz/1000)
TIM_InitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_InitStruct);
TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update); // 更新事件触发TRGO
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 启动定时器
2. ADC触发源配置
ADC初始化与外部触发选择
启用ADC外部触发，选择TIM的TRGO事件作为触发源。
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); // 使能ADC1时钟
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 独立模式
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 单通道扫描
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 单次转换模式
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO; // TIM3触发
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 右对齐
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); // 配置通道0
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); // 启动ADC
五、完整工程文件
【免费】GD32/stm32ADC、DMA、UART、SPI、Flash读写、DRV8812/DRV8813步进马达驱动、TIMER中断、GPIO控制资源-CSDN文库
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