在高性能嵌入式系统中，高速高精度ADC采样是数据采集的重要环节。STM32H743作为STM32家族的高端MCU，内置多个16位ADC模块，采样速度高达3.6 MSPS，非常适合高速数据采集任务。本文以STM32H743ZI为例，介绍如何使用ADC配合DMA进行高效的数据采集，并提供完整的代码实现。
一、STM32H743ZI简介STM32H743ZI基于ARM Cortex-M7内核，主频高达480 MHz，拥有1 MB的SRAM和2 MB的Flash，配备多个高速ADC、DAC、FMC、ETH等外设，广泛应用于工业自动化、信号处理等领域。
二、硬件连接为进行ADC采样测试，可使用开发板自带的模拟输入通道。STM32H743ZI的ADC通道如下：
- ADC1_IN0 (PA0)
- ADC2_IN1 (PA1)
- ADC3_IN2 (PA2)
在实验中，我们将使用开发板上的可变电阻连接至ADC1_IN0模拟输入通道，提供一个可调的电压信号。
三、代码实现以下代码使用STM32 HAL库实现ADC采样与DMA传输。开发环境为STM32CubeIDE。
- #include "main.h"
- // ADC句柄定义
- ADC_HandleTypeDef hadc1;
- DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
- // ADC采样数据缓冲区
- #define ADC_BUFFER_SIZE 256
- uint32_t adc_buffer[ADC_BUFFER_SIZE];
- // 初始化ADC1
- void MX_ADC1_Init(void) {
- ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
- // 配置ADC1
- hadc1.Instance = ADC1;
- hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;
- hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
- hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
- hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
- hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
- hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
- hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
- hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
- hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
- hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
- hadc1.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN;
- if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) {
- Error_Handler();
- }
- // 配置ADC通道
- sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
- sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
- sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_2CYCLES_5;
- if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) {
- Error_Handler();
- }
- }
- // DMA初始化
- void MX_DMA_Init(void) {
- // 启用DMA时钟
- __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
- // 配置DMA
- hdma_adc1.Instance = DMA2_Stream0;
- hdma_adc1.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0;
- hdma_adc1.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
- hdma_adc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
- hdma_adc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
- hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;
- hdma_adc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD;
- hdma_adc1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
- hdma_adc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
- hdma_adc1.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
- if (HAL_DMA_Init(&hdma_adc1) != HAL_OK) {
- Error_Handler();
- }
- // 将DMA与ADC绑定
- __HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1);
- }
- // 主函数
- int main(void) {
- HAL_Init(); // 初始化HAL库
- SystemClock_Config(); // 配置系统时钟
- MX_DMA_Init(); // 初始化DMA
- MX_ADC1_Init(); // 初始化ADC1
- // 启动ADC与DMA
- HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_buffer, ADC_BUFFER_SIZE);
- while (1) {
- // 可在此处理采样数据
- uint32_t avg = 0;
- for (int i = 0; i < ADC_BUFFER_SIZE; i++) {
- avg += adc_buffer[i];
- }
- avg
- ADC配置
使用HAL_ADC_Init和HAL_ADC_ConfigChannel配置ADC工作参数，如分辨率、采样时间和输入通道。
- DMA配置
配置DMA传输模式为循环模式，并绑定到ADC外设。DMA使数据采集更高效，无需CPU参与传输。
- 数据采样
HAL_ADC_Start_DMA启动ADC采样并通过DMA传输数据到缓冲区，主循环中可以直接处理数据。
- 平均值计算
示例代码对缓冲区中的数据求平均值，用于进一步处理。
五、调试与优化- 采样频率调整
根据应用需求调整ADC采样时间和时钟分频系数。 - 数据处理效率
结合硬件加速功能（如FPU），对采样数据进行高效处理。 - 多通道采样
配置扫描模式，实现对多个通道的连续采样。
六、总结通过本文，你将掌握如何在STM32H743ZI上实现高速ADC采样，并利用DMA提高数据传输效率。这种方法在信号处理、工业控制等领域应用广泛，为你的嵌入式开发提供了可靠的技术支持。
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