本篇文章主要介绍ADC模数转换器及DMA转运，这也是Stm32中比较重要的部分，值得大家学习。

ADC简介

  1. ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器

  2. ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁

  3. 12位逐次逼近型ADC，1us转换时间

  4. 输入电压范围：0~3.3V，转换结果范围：0~4095

  5. 18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源

  6. 规则组和注入组两个转换单元

  7. 模拟看门狗自动监测输入电压范围

  8. STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

逐次逼近型ADC

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ADC框图

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ADC基本结构

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注意：规则组可以采集16路通道，但是只能保持一路通道采集信息，一般配合DMA转运进行使用；而注入组AD数据寄存器完全可以将它能采集到的４路通道信息同时保存。

转换模式

根据选择单次转换还是连续转换,扫描还是非扫描,有以下4种转换模式:

  1. 单次转换，非扫描模式
  2. 连续转换，非扫描模式
  3. 单次转换，扫描模式
  4. 连续转换，扫描模式

如果不扫描，则只检测第一个通道(指定的)，如果扫描，则会按照指定的顺序对通道进行检测，在检测完成之后，会将EOC置1；如果选择的是单次转换，在一次转换完成后就停止，直至下一次发送检测指令，选择连续，则会一直检测下去。

当然，在扫描模式下，还有间断模式，详见STM32参考手册。

ADC触发源

下表是STM32C8T6中ADC1和ADC2用于规则通道的外部触发：

触发源 类型 EXTSEL[2:0]
TIM1_CC1事件 来自片上定时器的内部信号 000
TIM1_CC2事件 来自片上定时器的内部信号 001
TIM1_CC3事件 来自片上定时器的内部信号 010
TIM2_CC2事件 来自片上定时器的内部信号 011
TIM3_TRGO事件 来自片上定时器的内部信号 100
TIM4_CC4事件 来自片上定时器的内部信号 101
EXTI线11/TIM8_TRGO事件 外部引脚/来自片上定时器的内部信号 110
SWSTART 软件控制位 111

数据对齐

  1. 数据右对齐：

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  1. 数据左对齐：

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选择左对齐的好处：可以选择取出高八位，降低精度。

转换时间

  • AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

  • STM32 ADC的总转换时间为：$T_{CONV}$ = 采样时间 + 12.5个ADC周期

  • 例如：当ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5个ADC周期；$T_{CONV}$​ = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1μs

校准

  • ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正码(数字值)，这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差

  • 建议在每次上电后执行一次校准

  • 启动校准前， ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期

ADC外围硬件电路设计

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//AD多通道

void AD_Init(void)
{
    //时钟配置
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    //ADC时钟分频设置，注意：最大14MHz，故选择6分频，也就是72/6=12MHz
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
    
    //GPIO配置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    //ADC配置
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//工作模式：独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//数据对齐
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//外部触发源：内部触发/软件触发
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//连续or单次转换
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//扫描or非扫描
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//扫描模式下用到？个通道
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//开启ADC
    
    //ADC校准
    ADC_ResetCalibration(ADC1);//复位校准
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//返回 复位校准 的状态
    ADC_StartCalibration(ADC1);//开始校准
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//等待校准完成
}
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//指定通道
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//软件触发转换
    while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);//等待转换完成
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);//返回测得值并且会 自动 清除标志位
}

DMA简介

  1. DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取

  2. DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源

  3. 12个独立可配置的通道： DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）

  4. 每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发

  5. STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

存储器映像

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DMA框图

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DMA基本结构

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DMA请求

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数据转运+DMA

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DMA转运一轮后必须 关闭 DMA后再开启。

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//DMA转运

void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
    MyDMA_Size = Size;
    
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//开启时钟，DMA是AHB的外设
    
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;//外设基地址
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//数据宽度
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;//是否自增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB;//储存器基地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//储存器数据宽度
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//是否自增
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//转运方向
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size;//缓存区大小：传输计数器
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//传输模式：是否使用自动重装
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;//选择硬件触发还是软件触发
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//优先级设置
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);//配置到通道1
    
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
}

void MyDMA_Transfer(void)
{
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size);
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
    
    //de
    while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);
    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
}

ADC扫描模式+DMA

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//ADC扫描模式+DMA

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t AD_Value[4];//SRAM 数组

void AD_Init(void)
{
    //开启时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
    
    //ADC时钟分频：12MHz
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
    
    //GPIO配置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    //ADC通道配置
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    
    //ADC初始化
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//软件触发
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//连续模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;//扫描模式
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;//使用通道数目
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    
    //DMA初始化
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;//外设地址：ADC1
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//数据宽度：半字节
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址自增：关闭
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;//储存器地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//数据宽度：半字节
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器自增：开启
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//方向：外设->储存器
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;//传输计数器
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//自动重装器：启用
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//硬件触发
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//优先级：中
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);//选择通道1
    
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);//开启DMA
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//开启ADC的DMA触发信号
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//开启ADC
    
    //ADC复位
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
    
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//触发ADC
}

END