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[APM32F4] APM32F427的ADC驱动（轮询方式和DMA传输方式）

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口天土立口 发表于 2025-11-19 18:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 口天土立口 于 2025-11-20 09:00 编辑

#技术资源# #申请原创#

@21小跑堂

1. 外设介绍
97032691d9d42a8c5a.png
APM32F427的ADC外设有三个，其中ADC1和ADC2的输入通道完全一致，而ADC3的输入通道则部分一致。
1225691d9d5eb9c18.png

2. 硬件
APM32F427ZG TINY板

3. 驱动介绍
首先使用结构体信息方式组织代码，是为了初始化时能更精简代码，减少代码的冗余度；同时，数组信息的方式也能更清晰明了的展示ADC各个通道与引脚的对应关系。
另外，对于全新项目的开发，硬件板首版调试完成后，一般都存在调整IO引脚的需求，硬件第二版的ADC使用IO的调整，只需要更改数组的内容即可，无需更改函数接口内部代码。同时，枚举ADC_CH内部的各个成员命名可以更改为对应功能的名称，例如温度为ADC_TEMP，压力为ADC_PRESS，方便见名知义，应用层调用理解方便。
好的代码风格和命名也是提升产品质量的一部分，能避免后续团队维护代码理解错误，进而影响到产品质量。
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  1. typedef struct {
    

  2.     GPIO_T      *port;           
    

  3.     uint16_t    pin;
    

  4.     uint32_t    AHB1Periph;
    

  5.     uint32_t    adc_channel;
    

  6. } adc_ch_info_t;
    

  7. /* ADC1_2信息 */
    

  8. static adc_ch_info_t adc1_2_ch_info[] = {
    

  9.     {GPIOA,     GPIO_PIN_0,    RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA,    ADC_CHANNEL_0 },
    

  10.     {GPIOA,     GPIO_PIN_3,    RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA,    ADC_CHANNEL_3 },
    

  11.     {GPIOA,     GPIO_PIN_4,    RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA,    ADC_CHANNEL_4 },
    

  12.     {GPIOC,     GPIO_PIN_0,    RCM_AHB1_PERIPH_GPIOC,    ADC_CHANNEL_10 },
    

  13.     {GPIOC,     GPIO_PIN_2,    RCM_AHB1_PERIPH_GPIOC,    ADC_CHANNEL_12 },
    

  14.     {GPIOC,     GPIO_PIN_3,    RCM_AHB1_PERIPH_GPIOC,    ADC_CHANNEL_13 },
    

  15.     {NULL,      0,               0,                      ADC_CHANNEL_16 },   /* 温度 */
    

  16.     {NULL,      0,               0,                      ADC_CHANNEL_17 },   /* Vref_in */
    

  17.     {NULL,      0,               0,                      ADC_CHANNEL_18 },   /* Vbat */
    

  18. };
    


  19. 

  20. /*
    

  21.  * @brief       引脚初始化
    

  22.  *
    

  23.  * @param       ch: 通道
    

  24.  *
    

  25.  * @retval      None
    

  26.  *
    

  27.  */
    

  28. void bsp_adc_gpio_init(enum ADC_CH ch)
    

  29. {
    

  30.         GPIO_Config_T gpioConfig;
    

  31.     adc_ch_info_t *adc_ch_info = adc1_2_ch_info;
    

  32.     
    

  33.     if ((ch < ADC_CH_NUM) && (adc_ch_info[ch].port != NULL)) {
    

  34.         RCM_EnableAHB1PeriphClock(adc_ch_info[ch].AHB1Periph);
    

  35.         GPIO_ConfigStructInit(&gpioConfig);
    

  36.         gpioConfig.pin  = adc_ch_info[ch].pin;
    

  37.         gpioConfig.mode = GPIO_MODE_AN;
    

  38.         gpioConfig.speed = GPIO_SPEED_100MHz;
    

  39.         gpioConfig.otype = GPIO_OTYPE_PP;
    

  40.         gpioConfig.pupd = GPIO_PUPD_NOPULL;
    

  41.         GPIO_Config(adc_ch_info[ch].port, &gpioConfig);
    

  42.     }
    

  43. }
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  1. enum ADC_CH {
    

  2.     ADC_CH0,
    

  3.     ADC_CH3,
    

  4.     ADC_CH4,
    

  5.     ADC_CH10,
    

  6.     ADC_CH12,
    

  7.     ADC_CH13,
    

  8.     ADC_CH16,
    

  9.     ADC_CH17,
    

  10.     ADC_CH18,
    

  11.     
    

  12.     ADC_CH_NUM
    

  13. };

ADC轮询方式的初始化代码比较简单，开启ADC时钟，并初始化对应的通道即可。
注意：ADC的采样时间最短能配置多少，需要根据实际情况调整，时间过短，通道的建立时间不足，将导致转换结果不正确，误差较大。通道16~18，需开启对应的使能位。
轮询方式的ADC转换在需要多通道使用的场景下，效率较低。
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  1. /*
    

  2.  * @brief       ADC初始化
    

  3.  *
    

  4.  * @param       ch: 通道
    

  5.                 multi: 是否连续采样
    

  6.  *
    

  7.  * @retval      None
    

  8.  *
    

  9.  */
    

  10. void bsp_adc_init(enum ADC_CH ch, uint8_t multi)
    

  11. {
    

  12.     ADC_Config_T adcConfig;
    

  13.     ADC_CommonConfig_T adccommonconfig;
    

  14.     adc_ch_info_t *adc_ch_info = adc1_2_ch_info;
    

  15.     
    

  16.     if (ch < ADC_CH_NUM) {    
    

  17.         RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC1);
    

  18.         /* ADC Configuration */
    

  19.         ADC_Reset();
    

  20.         /* 配置为 120MHz / 8 = 15MHz */
    

  21.         ADC_CommonConfigStructInit(&adccommonconfig);
    

  22.         adccommonconfig.prescaler = ADC_PRESCALER_DIV8;
    

  23.         adccommonconfig.mode = ADC_MODE_INDEPENDENT;
    

  24.         adccommonconfig.accessMode = ADC_ACCESS_MODE_DISABLED;
    

  25.         adccommonconfig.twoSampling = ADC_TWO_SAMPLING_5CYCLES;
    

  26.         ADC_CommonConfig(&adccommonconfig);
    

  27.         
    

  28.         ADC_ConfigStructInit(&adcConfig);
    

  29.         adcConfig.resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT;
    

  30.         adcConfig.scanConvMode = DISABLE;      
    

  31.         if (multi == 0) {
    

  32.             /* Set convMode continous*/
    

  33.             adcConfig.continuousConvMode   = DISABLE;
    

  34.         } else {
    

  35.             adcConfig.continuousConvMode   = ENABLE;
    

  36.         }
    

  37.         adcConfig.extTrigEdge = ADC_EXT_TRIG_EDGE_NONE;
    

  38.         adcConfig.extTrigConv = ADC_EXT_TRIG_CONV_TMR1_CC1;
    

  39.         adcConfig.dataAlign = ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;
    

  40.         adcConfig.nbrOfChannel = 1;
    

  41.         ADC_Config(ADC_INS, &adcConfig);
    

  42.         if (ch == ADC_CH16) {
    

  43.             ADC_EnableTempSensorVrefint();
    

  44.         } else if (ch == ADC_CH17) {
    

  45.             ADC_EnableTempSensorVrefint();
    

  46.         } else if (ch == ADC_CH18) {
    

  47.             ADC_EnableVbat();
    

  48.         }
    

  49.         /* 通道采样周期 */
    

  50.         ADC_ConfigRegularChannel(ADC_INS, adc_ch_info[ch].adc_channel, 1, ADC_SAMPLETIME_480CYCLES);
    

  51.         /* 使能 ADC*/
    

  52.         ADC_Enable(ADC_INS);    
    

  53.     }
    

  54. }

轮询方式的ADC转换，使能启动ADC转换即可，等规则通道转换结束标志置位，则可读取规则数据寄存器的转换结果。
复制
  1. /*
    

  2.  * @brief       ADC启动
    

  3.  *
    

  4.  * @param       None
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  *
    

  8.  */
    

  9. void bsp_adc_start(void)
    

  10. {
    

  11.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_EOC);
    

  12.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS);
    

  13.     while (ADC_ReadStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS) == SET);
    

  14.     ADC_SoftwareStartConv(ADC_INS);
    

  15. }
    


  16. 

  17. /*
    

  18.  * @brief       ADC停止
    

  19.  *
    

  20.  * @param       None
    

  21.  *
    

  22.  * @retval      None
    

  23.  *
    

  24.  */
    

  25. void bsp_adc_stop(void)
    

  26. {
    

  27.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS);
    

  28.     while (ADC_ReadStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS) == SET);
    

  29.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_EOC);
    

  30. }
    


  31. 

  32. /*
    

  33.  * @brief       ADC值获取
    

  34.  *
    

  35.  * @param       None
    

  36.  *
    

  37.  * @retval      AD值
    

  38.  *
    

  39.  */
    

  40. uint16_t bsp_adc_get_value(void)
    

  41. {
    

  42.     while (ADC_ReadStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
    

  43.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_EOC);
    

  44.     return ADC_ReadConversionValue(ADC_INS);
    

  45. }

DMA方式执行ADC转换，相比轮询方式，需要多配置一个DMA外设，配置代码略微复杂一些，但在多通道使用场景下，DMA方式的效率更高。
通过DMA方式启动ADC转换，只要开启ADC转换即可，通道转换后的ADC数据，DMA将逐个自动搬移到配置的地址空间，按照ADC转换的通道顺序排放，待ADC完成所有通道的转换，DMA也自动关闭，可自行使用数据。
注意：DMA的数据传输方向需配置为外设到存储器的方向，ADC数据为12位有效数据，DMA需配置为半字(16bit)传输，存储数组需为16位；另外可开启DMA的传输完成中断，通过中断获知ADC完成所有通道的转换。
另外使能ADC的DMA功能后，还需调用ADC_EnableDMARequest函数使能连续转换模式，否则DMA传输只执行一次，后续不再传输。
复制
  1. /*
    

  2.  * @brief       ADC初始化
    

  3.  *
    

  4.  * @param       membuf: 存储地址
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  *
    

  8.  */
    

  9. void bsp_adc_init(uint16_t *membuf)
    

  10. {
    

  11.     ADC_Config_T adcConfig;
    

  12.     DMA_Config_T dmaConfig;
    

  13.     ADC_CommonConfig_T adccommonconfig;
    

  14.     
    

  15.     RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC1);
    

  16.     RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_DMA2);
    

  17.     
    

  18.     bsp_adc_gpio_init();
    

  19.     
    

  20.     /* DMA配置 */
    

  21.     DMA_ConfigStructInit(&dmaConfig);
    

  22.     dmaConfig.channel = DMA_CHANNEL_0;
    

  23.     dmaConfig.peripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC_INS->REGDATA;
    

  24.     dmaConfig.memoryBaseAddr = (uint32_t)membuf;
    

  25.     dmaConfig.dir = DMA_DIR_PERIPHERALTOMEMORY;
    

  26.     dmaConfig.bufferSize = ADC_CH_NUM;
    

  27.     dmaConfig.peripheralInc = DMA_PERIPHERAL_INC_DISABLE;
    

  28.     dmaConfig.memoryInc = DMA_MEMORY_INC_ENABLE;
    

  29.     dmaConfig.peripheralDataSize = DMA_PERIPHERAL_DATA_SIZE_HALFWORD;
    

  30.     dmaConfig.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_HALFWORD;
    

  31.     dmaConfig.loopMode = DMA_MODE_NORMAL;
    

  32.     dmaConfig.priority = DMA_PRIORITY_LOW;
    

  33.     dmaConfig.fifoMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    

  34.     dmaConfig.fifoThreshold = DMA_FIFOTHRESHOLD_QUARTER;
    

  35.     dmaConfig.peripheralBurst = DMA_PERIPHERALBURST_SINGLE;
    

  36.     dmaConfig.memoryBurst = DMA_MEMORYBURST_SINGLE;
    

  37.     DMA_Config(DMA2_Stream0, &dmaConfig);
    

  38.     
    

  39.     /* ADC Configuration */
    

  40.     ADC_Reset();
    

  41.     /* 配置为 120MHz / 8 = 15MHz */
    

  42.     ADC_CommonConfigStructInit(&adccommonconfig);
    

  43.     adccommonconfig.prescaler = ADC_PRESCALER_DIV8;
    

  44.     adccommonconfig.mode = ADC_MODE_INDEPENDENT;
    

  45.     adccommonconfig.accessMode = ADC_ACCESS_MODE_DISABLED;
    

  46.     adccommonconfig.twoSampling = ADC_TWO_SAMPLING_5CYCLES;
    

  47.     ADC_CommonConfig(&adccommonconfig);
    

  48.         
    

  49.     ADC_ConfigStructInit(&adcConfig);
    

  50.     adcConfig.resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT;
    

  51.     adcConfig.scanConvMode = ENABLE;
    

  52.     adcConfig.continuousConvMode = DISABLE;
    

  53.     adcConfig.extTrigEdge = ADC_EXT_TRIG_EDGE_NONE;
    

  54.     adcConfig.extTrigConv = ADC_EXT_TRIG_CONV_TMR1_CC1;
    

  55.     adcConfig.dataAlign = ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;
    

  56.     adcConfig.nbrOfChannel = ADC_CH_NUM;
    

  57.     ADC_Config(ADC_INS, &adcConfig);
    

  58.     
    

  59.     ADC_EnableTempSensorVrefint();
    

  60.     ADC_EnableVbat();
    

  61.     
    

  62.     /* 通道采样周期 */
    

  63.     for (uint8_t ch = 0; ch < ADC_CH_NUM; ch++) {
    

  64.         ADC_ConfigRegularChannel(ADC_INS, adc1_2_ch_info[ch].adc_channel, (ch + 1), ADC_SAMPLETIME_480CYCLES);
    

  65.     }
    

  66.     ADC_EnableDMA(ADC_INS);
    

  67.     /* 注意需使能DMA请求，否则无法连续重启DMA进行数据传输 */
    

  68.     ADC_EnableDMARequest(ADC_INS);
    

  69.     /* Enable ADC*/
    

  70.     ADC_Enable(ADC_INS);  
    

  71. }

DMA方式的ADC启动，相比轮询方式，增加多一个DMA的传输数据量配置，而当检查到DMA的传输完成时，则为ADC完成所有通道的ADC转换。
复制
  1. /*
    

  2.  * @brief       ADC启动
    

  3.  *
    

  4.  * @param       None
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  *
    

  8.  */
    

  9. void bsp_adc_start(void)
    

  10. {   
    

  11.     DMA_Disable(DMA2_Stream0);
    

  12.     DMA_ConfigDataNumber(DMA2_Stream0, ADC_CH_NUM);
    

  13.     DMA_Enable(DMA2_Stream0);
    

  14.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_EOC);
    

  15.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS);
    

  16.     while (ADC_ReadStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS) == SET);
    

  17.     ADC_SoftwareStartConv(ADC_INS);
    

  18. }
    


  19. 

  20. /*
    

  21.  * @brief       ADC停止
    

  22.  *
    

  23.  * @param       None
    

  24.  *
    

  25.  * @retval      None
    

  26.  *
    

  27.  */
    

  28. void bsp_adc_stop(void)
    

  29. {
    

  30.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS);
    

  31.     while (ADC_ReadStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_REGCS) == SET);
    

  32.     ADC_ClearStatusFlag(ADC_INS, ADC_FLAG_EOC);
    

  33. }
    


  34. 

  35. /*
    

  36.  * @brief       ADC完成
    

  37.  *
    

  38.  * @param       None
    

  39.  *
    

  40.  * @retval      完成结果
    

  41.  *
    

  42.  */
    

  43. uint8_t bsp_adc_complete(void)
    

  44. {
    

  45.     uint8_t ret = 0;
    

  46.     
    

  47.     if (DMA_ReadStatusFlag(DMA2_Stream0, DMA_FLAG_TCI**0) != RESET) {
    

  48.         DMA_ClearStatusFlag(DMA2_Stream0, DMA_FLAG_TCI**0);
    

  49.         DMA_ClearStatusFlag(DMA2_Stream0, DMA_FLAG_HTI**0);
    

  50.         bsp_adc_stop();
    

  51.         ret = 1;
    

  52.     }
    

  53.     
    

  54.     return ret;
    

  55. }

APM32F427内部的TS传感器，对应ADC的内部通道16，将ADC转换值转换为电压后，可通过如下公式转换为温度值，通过这个传感器，可间接估算产品运行的大概环境温度。其中公式内的Vsensor为ADC采样值转换后的电压值，而V25和Slope可查APM32F035的数据手册“5.13.1.2 温度传感器特性”章节获得。
99192691d9e487d295.png
复制
  1. /*
    

  2.  * @brief       温度值转换
    

  3.  *
    

  4.  * @param       value: 码值
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      温度值
    

  7.  *
    

  8.  */
    

  9. float bsp_ts_convert(uint16_t value)
    

  10. {
    

  11.     float ts = 0.0f;
    

  12.     float mv = 0.0f;
    

  13. #define V25     (760.0f)    /* 25oC 时的电压mV(数据手册) */
    

  14. #define SLOPE   (2.47f)     /* mV/℃，平均斜率(数据手册) */
    

  15.     
    

  16.     /* 转为电压值 */
    

  17.     mv = 3300.0f * value / 4095;
    

  18.     /* 转为温度值(公式来源为用户手册) */
    

  19.     ts = (mv - V25) / SLOPE + 25;
    

  20.     
    

  21.     return ts;
    

  22. }

4. 测试
ADC的DMA方式测试代码如下：循环开启DMA，通道16执行温度转换。
温度的精度不高，但可作为产品运行环温的参考值。
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  1. uint16_t adc_ch_value[ADC_CH_NUM];
    

  2. float adc_ch_voltage[ADC_CH_NUM];
    

  3. float temp_sensor;
    


  4. 

  5. // 应用初始化
    

  6. void app_init(void)
    

  7. {
    

  8.     bsp_adc_gpio_init();
    

  9.     bsp_adc_init(adc_ch_value);
    

  10.     bsp_adc_start();
    

  11. }
    


  12. 

  13. // 应用任务
    

  14. void app_task(void)
    

  15. {
    

  16.     if (bsp_adc_complete() != 0) {
    

  17.         for (uint8_t i = 0; i < ADC_CH_NUM; i++) {
    

  18.             adc_ch_voltage[i] = ((float)adc_ch_value[i]) / 4095 * 3.3f;
    

  19.             temp_sensor = bsp_ts_convert(adc_ch_value[ADC_CH16]);
    

  20.         }
    

  21.         bsp_adc_start();
    

  22.     }
    

  23. }
73946691d9e7258a3c.png

5. 移植说明
移植代码，只需要修改结构adc1_2_ch_info即可，同时修改为对应的ADC外设。

6. 详细代码
DMA.zip (6.59 MB, 下载次数: 0) Poll.zip (6.56 MB, 下载次数: 0)
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