【STM32F0实验】STM32F051 ADC DMA 错位测试

1万 · 2012-8-3 22:43

本帖最后由 airwill 于 2012-8-9 19:06 编辑

STM32F051 ADC DMA 测试
从 STM32F051 的数据手册看到. 在 ADC 部分: ISR 增加了 OVR 位来捕捉 ADC 结果未来得及 DMA 传输导致结果错位的错位情况. 为了验证这方面的改进情况, 本人针对 STM32F0DISCOVERY 写了个测试程序, 并做了一下测试.
测试方法:
为了捕捉 ADC 错位. 我使用了 PA0~7 8路模拟信号中的若干路 + 内部的 TempSensor(ADC_Channel_16) 和 Vrefint(ADC_Channel_17).
并人为将 PA0~7置输出, 并将电平依次设置为01010101.
下面是测试记录.
其中的数据依次是 DMA 的结果, 为方便记录, 只用转换的12位的最高位做记录, 也就是:0 代表 0x00X(低电平的 AD 结果), 6 代表 0x6AX(Vrefint), 7 代表 0x79X(TempSensor), F 代表 =0xFFX(高电平的 AD 结果)
STM32F051 ADC 的扫描方式有两种, 前向和反向. 对两种分别测试.
正向扫描测试结果: 预计结果:
2路:  67          67
3路:  607          067
4路:  60F7       0F67
5路:  60F07       0F067
6路:  60F0F7       0F0F67
7路:  60F0F07    0F0F067
8路:  60F0F0F7    0F0F0F67
9路:  60F0F0F07    0F0F0F067
10路: 60F0F0F0F7 0F0F0F0F67
反向扫描测试结果: 预计结果:
2路:  76          76
3路:  067          760
4路:  067F       76F0
5路:  0670F       760F0
6路:  067F0F       76F0F0
7路:  0670F0F    760F0F0
8路:  067F0F0F    76F0F0F0
9路:  0670F0F0F    760F0F0F0
10路: 067F0F0F0F 76F0F0F0F0

结果: 非常令人郁闷!  三路以上 DMA 都是错误的. 也没有触发 OVR 位.
不认为程序有什么错误. 如果有愿意测试的, 我可以提供源代码和工程.
唉, 还是早点睡觉吧

1万 · 2012-8-4 21:55

本帖最后由 airwill 于 2012-8-5 08:16 编辑

败笔!
调试中发现最后一路 ADC 的采样时间对 cpu 负担占用差别很大.
仔细看手册, 才发现 ADC 的采样时间控制也精简了.
现在所有的通道规则转换的时候使用同样的转换时间了!
既然这样, 为什么不把内部几个通道的采样允许时间加快呢?
特别是温度传感器的采样时间还是要 2.2uS 以上, 而数据手册则推荐最小值 17.1uS.
要是和其他通道一起使用, 大大影响性能. 真感觉有的败笔.

只看该作者 · 2012-8-4 22:54

发的帖子都不一般啊

1万 · 2012-8-6 21:19

本帖最后由 airwill 于 2012-8-6 21:21 编辑

再次测试:
为了准确测试扫描错误情况. 决定将输入改造一下. 将 PA0 输出0, PA7 输出1.
中间各脚模拟输入. 并用电阻依次连接起来(阻值不尽相同).
先设定为 ADC_ScanDirection_Backward, 关闭内部通道, 外通道数从 2到8 进行测试.
测试均从通道0(PA0) 开始. 采样时间 ADC_SampleTime_1_5Cycles
结果如下:
通道数  OVR AD 结果
2路:    Y    0x000, 0x488
3路:    Y    0x000, 0x50E, 0x526
4路:    Y    0x000, 0x7E0, 0x55D, 0x565
5路:    Y    0x000, 0x878, 0x838, 0x58D, 0x547
6路:    Y    0x000, 0x8AF, 0x8A8, 0x84F, 0x58D, 0x54F
7路:    Y    0x000, 0xB96, 0x9A4, 0x8F0, 0x872, 0x5A0, 0x553
8路:    Y    0x000, 0xFFF, 0xD3F, 0x9F4, 0x913, 0x87C, 0x5A8, 0x553

采样时间 ADC_SampleTime_71_5Cycles
结果如下:
通道数  OVR AD 结果
2路:    N    0x000, 0x43E
3路:    N    0x000, 0x4CE, 0x43E
4路:    N    0x000, 0x89A, 0xDFD, 0x43E
5路:    N    0x000, 0x92B, 0x8A8, 0x4D8, 0x442
6路:    N    0x000, 0x9D9, 0x938, 0x8AA, 0x4D3, 0x43F
7路:    N    0x000, 0xE0E, 0x9E9, 0x93F, 0x8A9, 0x4D3, 0x443
8路:    N    0x000, 0xFFF, 0xE05, 0x9E0, 0x938, 0x8AF, 0x4CB, 0x443

再加入三路内部通道TempSensor(ADC_Channel_16) Vrefint(ADC_Channel_17) 和 ADC_Channel_Vbat(ADC_Channel_18).
结果如下:
通道数  OVR AD 结果
8路:    N    0x000, 0x6A3, 0x78D, 0xFFF, 0xE10, 0x9E2, 0x933, 0x8AF, 0x4CE, 0x43F
2路:    N    0x000, 0x7FF, 0x6A0, 0x78A, 0x443
0路:    N    0x788, 0x800, 0x6A0

改设为: ADC_ScanDirection_Upward, 再测试
0路:    N    0x7FD, 0x78A, 0x6A0
2路:    N    0x7F7, 0x000, 0x43E, 0x78A, 0x6A0
5路:    N    0x7FD, 0x000, 0x444, 0x4D3, 0x8AA, 0x938, 0x78F, 0x6A3
8路:    N    0x7F9, 0x000, 0x43E, 0x4C7, 0x8A5, 0x939, 0x9DE, 0xE07, 0xFFC, 0x78F, 0x6A3

从测试中可以归纳出来, 不论有没有出现 OVR 位, 都是最后一个通道先转换, 然后剩下的通道依次转换.
唯有在 ADC_SampleTime_1_5Cycles 条件下 3,4 个通道测试有些异常. 也可能是我的电阻有点大. 导致这样采样率的结果偏差太大.
基本结论:
1. 规则转换的通道存在反转问题, 即最后一个通道会最先转换.
2. OVR 没有能够反应和捕捉到过冲情况.
STM32F051RB 的ADC 规则转换 DMA 传输, 还是存在错位问题, 而且好象更严重(所有测试都没有发现正常结果, 我反复测试很多次, 希望能够看到一次正常的结果, 但是很失望, 没有遇到).
以上测试是借用调速器通过在 DMA 中断里设定断点, 跟踪获得的.
为了避免因为调速器的因素. 我在 DMA 中断里对转换的数据进行判断. 并用指示灯指示结果. 遗憾的是也都是错位的数据.

1万 · 2012-8-7 09:30

LZ的测试挺有意思。
但结果似乎有些出人意料。印象里STM32F1的ADC转换使用DMA进行传输时，正常情况下没什么问题，在有干扰时不少人说有问题。LZ的试验，似乎STM32F0 ADC转换使用DMA进行传输时，正常情况下都有问题。

只看该作者 · 2012-8-18 13:50

st提供的demo程序ADC_DMA就有错误，出来的顺序乱的

只看该作者 · 2012-9-5 15:55

本帖最后由 lut1lut 于 2012-9-5 15:58 编辑

从测试中可以归纳出来, 不论有没有出现 OVR 位, 都是最后一个通道先转换, 然后剩下的通道依次转换.

确实如此，这是可以解释的，也是STM32F0的ADC对于初学者来说最容易犯的错误。

因为STM32F0的ADC在使能之前需要先校准，而这个校准数据也是放在ADC_DR中，并且也可以触发DMA。这就是根本原因。如果企图 Ch1 --> Ch2 --> Ch3，那么实际上DMA实际传送的是 calibration data --> CH1 --> CH2 --> CH3 --> CH1 --> CH2 --> CH3 --> CH1 --> CH2 --> ...

所以你看到就好像是最后一个通道先转换了，然后才剩下通道依次转换。

要解决很容易，在启动DMA之前，先把校准数据读走就可以了。

只看该作者 · 2012-9-5 15:59

7# hptop

那个Demo确实也没有先处理校准数据，是的转换出来，看似顺序乱了。

1万 · 2012-9-13 06:22

上本人的测试代码
/* Includes */
#include "stm32f0xx.h"
#include "stm32f0xx_rcc.h"
#include "stm32f0xx_adc.h"
#include "stm32f0xx_dma.h"
#include "stm32f0xx_misc.h"
#include "stm32f0xx_gpio.h"

#define EXCHANNELS    8 // 设定 AD 转换的外部通道数
#define INCHANNELS    3 // 设定 AD 转换的内部通道数
#define ADCBACKWARD 0 // 反向扫描设定
#define ADCDMA1_INT_PRIORITY  1
#define GPIO_CLK RCC_AHBPeriph_GPIOC | RCC_AHBPeriph_GPIOB | RCC_AHBPeriph_GPIOA
#define LEDPORT  GPIOC
#define PINLED1  GPIO_Pin_8
#define PINLED2  GPIO_Pin_9

#define ADC1_DR_Address             0x40012440
unsigned short ghADCRes[16];
volatile unsigned int fault, adisr, adcfg;

#define SetFault(x)  fault|=1<<x
RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;

void DMA1_Channel1_IRQHandler(void) {
DMA1->IFCR = DMA1_FLAG_TC1; // DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
adisr = ADC1->ISR;
adcfg = ADC1->CFGR1;
/*if (ADCHANNELS >2) {
int x=0;
for (; x<ADCHANNELS -2; x++) {
if (x&1) {
if (ghADCRes[x] < 0xF00)  SetFault(x);
} else if (ghADCRes[x] > 255)  SetFault(x);
}
}*/
}
void ADC1_COMP_IRQHandler(void) {
LEDPORT->BSRR = PINLED2;
}

void ADC1_CH_DMA_Config(void){
GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
ADC_InitTypeDef    ADC_InitStructure;
DMA_InitTypeDef    DMA_InitStructure;

ADC_DeInit(ADC1);    // ADC1 DeInit
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); // ADC1 Periph clock enable
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1 , ENABLE); // DMA1 clock enable

// Configure the GPIO_LED pin
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0x81;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//GPIOA->BSRR = (GPIO_Pin_6<<16) | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0x7E;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIOA->ODR = 0x80;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = ADCDMA1_INT_PRIORITY;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

DMA_DeInit(DMA1_Channel1);  // DMA1 Channel1 Config
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)ADC1_DR_Address;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ghADCRes;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = EXCHANNELS + INCHANNELS;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh; //DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);

DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE); // 允许接收中断
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);  // DMA1 Channel1 enable
ADC_DMARequestModeConfig(ADC1, ADC_DMAMode_Circular);  // ADC DMA 循环模式
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); // Enable ADC_DMA

ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
// Configure the ADC1 in continous mode withe a resolutuion equal to 12 bits
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
#if ADCBACKWARD >0
ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward;
#else
ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Upward;
#endif
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
if (EXCHANNELS >0) {
int x = EXCHANNELS -1;
do ADC_ChannelConfig(ADC1, 1 << x, ADC_SampleTime_71_5Cycles);
while (--x >= 0);
}
// ADC1 温度传感器采样时间 239.5 周期
if (INCHANNELS >0) {
int x = INCHANNELS -1;
ADC_TempSensorCmd(ENABLE);
ADC_VrefintCmd(ENABLE);
ADC_VbatCmd(ENABLE);
do ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16 <<x, ADC_SampleTime_71_5Cycles);
while (--x >= 0);
}
ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);  // ADC 校准
ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_OVR, ENABLE); // 允许接收中断
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);    // 开启 ADC1
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADEN));

ADC_StartOfConversion(ADC1);  // ADC1 软件启动
}

void LEDInit(void){
GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  // Enable the GPIO_LED Clock *
RCC_AHBPeriphClockCmd(GPIO_CLK, ENABLE);

// Configure the GPIO_LED pin
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PINLED1 | PINLED2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(LEDPORT, &GPIO_InitStructure);
LEDPORT->BRR = PINLED1 | PINLED2;
}

int main(void) {
RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
LEDInit();
ADC1_CH_DMA_Config();
while (1) {
if (fault) LEDPORT->BSRR = PINLED1;
}
}

1万 · 2012-9-13 06:55

对于 7 楼提到的问题. 确实可以解释这个问题.
嗯, 先看数据手册:
12.4.1  校准 (ADCAL)
ADC 本身具有校准功能，在校准期间，ADC 计算一个用于 ADC 校准的７位校准因子 (ADC断电后丢失)。在ADC 校准期间和校准未完成前，应用不能使用 ADC 模块。
在 A/D 转换前应执行校准操作，校准用于消除各芯片 AD 转换的偏移误差。
校准是由软件设置 ADCAL=1 来实现初始化。其只能在 ADC 禁用 (ADEN=0) 时完成初始化。在校准期间，ADCAL 位必须保持为1。当校准完成后，ADCAL 被硬件清０。校准完成后，可从 ADC_DR 寄存器的 6:0 位读出校准因子。
当 ADC 禁用时 (ADEN=0) 校准因子保持原值。然而，若 ADC 长时间禁用，建议在启用 ADC 之前重新做一次 ADC 校准操作。
校准因子在 ADC 每次断电后丢失 ( 例如当器件从待机模式或由 VBAT 供电模式)。

12.6.5  用DMA管理转换数据
因为所有通道的转换结果数据存放到一个单一的数据寄存器中，故当转换通道超过 1 个时用DMA 方式会更有效。这样可以避免丢失存在 ADC_DR 寄存器中的转换结果。
当 DMA 模式开启时 (ADC_CFGR1 寄存器中的 DMAEN =1), 每次转换结束时都会产生一个DMA 请求。这样就允许把在 ADC_DR 寄存器中的转换数据传送到软件指定的目标地址中。

手册上提到了校准因子的事情, 也没有说这个因子是干啥用的, 也没有强制要求读走这个数据, 另外下面这段关于 DMA  的说法. 是说 DMA 要等 ADC 结束后才发出请求, 照这么说, 起动 DMA 时(肯定在发出 DMA 请求以后) 这个校准因子早被后来的数据冲掉了.
找个时间再作一次测试.

只看该作者 · 2012-9-13 08:40

我用下来没发现任何m0的adc dma错位问题，楼主再好好检查下自己的程序吧

只看该作者 · 2012-9-13 12:45

MARKy一下，，不错的帖子

1万 · 2012-9-13 20:20

本帖最后由 airwill 于 2012-9-13 20:23 编辑

公布再次测试结果.
我在 ADC_StartOfConversion(ADC1); // ADC1 软件启动
之前插入了
ghADCRes[15] = ADC1->DR; // 读取校准值
再次执行, 问题依旧, 就不详细描述了.
读到的校准值是 0x44, 这个数值是不是挺大的?

只看该作者 · 2012-10-24 14:07

7位校准值存放在ADC_DR，可供用户读取。虽然ADC校准和转换的数据都放在ADC_DR中，但是校准结束的标志是ADCAL被硬件复位；而转换结束的标志是EOC被硬件置位。

如何flush掉ADC_DR中的校准数据，比如DMA不想传第一次的校准因子？

我用中断方式处理了一下，在ADRDY引起的中断里读取ADC DR（ADRDY中断表示使能ADC，并已经稳定了。离校准结束已经有一段时间了）；然后在EOC中断里继续读取ADC DR来把数据存储到SRAM中。就发现分开了。

后来在DMA方式下，设置DMA CNT=1，即使不软件触发ADC转换，还是会有一次DMA的传输，而且就是把calibration value传到SRAM中了。【可见】ADC DR中的calibration factor也会触发DMA请求。试验表明即使没有enable ADC都可以完成本次DMA传输。