【STM32H7教程】第46章 STM32H7的ADC应用之DMA方式多通道采样
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第46章 STM32H7的ADC应用之DMA方式多通道采样
本章教程为大家讲解ADC+DMA方式的多通道数据采集，实际项目中有一定的使用价值，使用一路ADC就可以采集多个通道的数据。
46.1 初学者重要提示
46.2 ADC稳压基准硬件设计
46.3 ADC驱动设计
46.4 ADC板级支持包（bsp_adc.c）
46.5 ADC驱动移植和使用
46.6 实验例程设计框架
46.7 实验例程说明（MDK）
46.8 实验例程说明（IAR）
46.9 总结
46.1 初学者重要提示
- 学习本章节前，务必优先学习第44章，需要对ADC的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
- 开发板右上角有个跳线帽，可以让ADC的稳压基准接3.3V或者2.5V，本章例子是接到3.3V。
- STM32H7的ADC支持偏移校准和线性度校准。如果使用线性度校准的话，特别要注意此贴的问题：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
- ADC的专业术语诠释文档，推荐大家看看：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=89414 。
- STM32H7的ADC多通道并不是同步采样的，本质上是通过内部的多路选择器不断切换实现的，一个采集完毕了才会采集另一个。
46.2 ADC稳压基准硬件设计
注：学习前务必优先看第14章的2.1小节，对电源供电框架有个了解。
ADC要采集的准确，就需要有一个稳定的稳压基准源，V7开发板使用的LM285D-2.5，即2.5V的基准源。硬件设计如下：
关于这个原理图要注意以下问题：
LM285D-2.5输出的是2.5V的稳压基准，原理图这里做了一个特别的处理，同时接了一个上拉电阻到VDDA（3.3V），然后用户可以使用开发板右上角的跳线帽设置Vref选择3.3V稳压还是2.5V稳压。
下面再来了解下LM285的电气特性：
通过这个表，我们要了解以下几点知识：
- LM285的典型值是2.5V，支持的最小值2.462V，最大值2.538V。工作电流是20uA到20mA，温飘是±20ppm/℃
- Iz是Reference current参考电流的意思：
-
- 参考电流是20uA到1mA，温度25℃，参考电压最大变化1mV。
- 参考电流是20uA到1mA，全范围温度（−40°C to 85°C），参考电压最大变化1.5mV。
- 参考电流是1mA到20mA，温度25℃，参考电压最大变化10mV。
- 参考电流是1mA到20mA，全范围温度（−40°C to 85°C），参考电压最大变化30mV。
那么问题来了，V7开发板上LM285的参考电流是多少？ 简单计算就是：
（VDDA – 2.5V） / 1K =（3.3 – 2.5V） / 1K = 0.8mA。
46.3 ADC驱动设计
ADC做DMA数据传输的实现思路框图如下：
下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。
46.3.1 ADC软件触发
ADC转换既可以选择外部触发也可以选择软件触发。我们这里选择的是软件触发方式的多通道转换，即连续转换序列，软件触发。对应的时序如下（在第44章的2.7小节有详细讲解软件触发和硬件触发的时序）：。
ADSTART表示软件启动转换。
ADSTP表示停止转换。
EOC表示一个通道转换结束。
EOS表示所有通道转换结束。
关于这个时序图的解读：
- 配置为连续转换的话，软件启动ADSTART会开启所有通道转换，全部转换完毕后，继续进行下一轮转换。调用了停止转换ADSTP后，会停止转换。
- 每个通过转换完毕有个EOC标志，所有通道转换完毕有个EOS标志。
46.3.2 ADC时钟源选择
根据第44章2.2小节的讲解，我们知道ADC有两种时钟源可供选择，可以使用来自AHB总线的系统时钟，也可以使用PLL2，PLL3，HSE，HSI或者CSI时钟。
如果采用AHB时钟，不需要做专门的配置，而采用PLL2，PLL3时钟需要特别的配置，下面是使用AHB或者PLL2时钟的配置。
- 通过宏定义设置选择的时钟源
使用哪个时钟源，将另一个注释掉即可：
/* 选择ADC的时钟源 */ #define ADC_CLOCK_SOURCE_AHB /* 选择AHB时钟源 */ //#define ADC_CLOCK_SOURCE_PLL /* 选择PLL时钟源 */
- PLL2或者AHB时钟源配置
#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) /* 配置PLL2时钟为的72MHz，方便分频产生ADC最高时钟36MHz */ RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0}; PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE; PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0; PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2; if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) /* 使用AHB时钟的话，无需配置，默认选择*/ #endif
对于PLL2的时钟输出，直接使用STM32CubeMX里面的时钟树配置即可，效果如下：
选择PLL2P输出作为ADC时钟源：
- ADC分频设置
无论是使用AHB时钟还是PLL2时钟都支持分频设置：
AHB支持下面三种分频设置：
#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1 ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_0) #define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2 ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_1) #define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4 ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE) #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV1 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1 /* 这三个仅仅是为了兼容，已经不推荐使用 */ #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV2 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2 #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV4 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4
PLL2支持下面几种分频设置：
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1 ((uint32_t)0x00000000) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2 ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_0) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV4 ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_1) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV6 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV10 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_0)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV12 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV16 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV32 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV64 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_0)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV128 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1)) #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV256 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))
有了这些认识后再看实际的分频配置就好理解了：
#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) /* 采用PLL异步时钟，2分频，即72MHz/2 = 36MHz */ AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2; /* 采用AHB同步时钟，4分频，即200MHz/4 = 50MHz */ #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; #endif
46.3.3 ADC的DMA配置
由于函数HAL_ADC_Start_DMA封装的DMA传输函数是HAL_DMA_Start_IT。而我们这里仅需要用到DMA传输，而用不到中断，所以不开启对应的NVIC即可，这里使用的是DMA1_Stream1，测量了PC0，Vbat/4，VrefInt和温度四个通道。
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: bsp_InitADC 4. * 功能说明: 初始化ADC，采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度 5. * 形 参: 无 6. * 返 回 值: 无 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. void bsp_InitADC(void) 10. { 11. ADC_HandleTypeDef AdcHandle = {0}; 12. DMA_HandleTypeDef DMA_Handle = {0}; 13. ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; 14. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 15. 16. /* ## - 1 - 配置ADC采样的时钟 ####################################### */ 17. #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) 18. /* 配置PLL2时钟为的72MHz，方便分频产生ADC最高时钟36MHz */ 19. RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0}; 20. PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; 21. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25; 22. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504; 23. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7; 24. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7; 25. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7; 26. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0; 27. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE; 28. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0; 29. PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2; 30. if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK) 31. { 32. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 33. } 34. #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) 35. 36. /* 使用AHB时钟的话，无需配置，默认选择*/ 37. 38. #endif 39. 40. /* ## - 2 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */ 41. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); 42. 43. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; 44. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; 45. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; 46. HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); 47. 48. /* ## - 3 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */ 49. __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); 50. DMA_Handle.Instance = DMA1_Stream1; /* 使用的DMA1 Stream1 */ 51. DMA_Handle.Init.Request = DMA_REQUEST_ADC3; /* 请求类型采用DMA_REQUEST_ADC3 */ 52. DMA_Handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; /* 传输方向是从外设到存储器*/ 53. DMA_Handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外设地址自增禁止 */ 54. DMA_Handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增使能 */ 55. DMA_Handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; /* 外设数据位宽选择半字，即16bit */ 56. DMA_Handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; /* 存储器数据位宽选择半字，即16bit */ 57. DMA_Handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 循环模式 */ 58. DMA_Handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; /* 优先级低 */ 59. DMA_Handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 禁止FIFO*/ 60. DMA_Handle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于设置阀值 */ 61. DMA_Handle.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于存储器突发 */ 62. DMA_Handle.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于外设突发 */ 63. 64. /* 初始化DMA */ 65. if(HAL_DMA_Init(&DMA_Handle) != HAL_OK) 66. { 67. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 68. } 69. 70. /* 关联ADC句柄和DMA句柄 */ 71. __HAL_LINKDMA(&AdcHandle, DMA_Handle, DMA_Handle); 72. 73. 74. /* ## - 4 - 配置ADC ########################################################### */ 75. __HAL_RCC_ADC3_CLK_ENABLE(); 76. AdcHandle.Instance = ADC3; 77. 78. #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) 79. AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8; /* 采用PLL异步时钟，8分频，即72MHz/8 80. = 36MHz */ 81. #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) 82. AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; /* 采用AHB同步时钟，4分频，即200MHz/4 83. = 50MHz */ 84. #endif 85. 86. AdcHandle.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_16B; /* 16位分辨率 */ 87. AdcHandle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE; /* 禁止扫描，因为仅开了一个通道 */ 88. AdcHandle.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; /* EOC转换结束标志 */ 89. AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE; /* 禁止低功耗自动延迟特性 */ 90. AdcHandle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; /* 禁止自动转换，采用的软件触发 */ 91. AdcHandle.Init.NbrOfConversion = 4; /* 使用了4个转换通道 */ 92. AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; /* 禁止不连续模式 */ 93. AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion = 1; /* 禁止不连续模式后，此参数忽略，此位是用来配置不连续 94. 子组中通道数 */ 95. 96. AdcHandle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; /* 采用软件触发 */ 97. AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING; /* 软件触发，此位忽略 */ 98. AdcHandle.Init.ConversionDataManagement = ADC_CONVERSIONDATA_DMA_CIRCULAR; /* DMA循环模式接收*/ 99. AdcHandle.Init.BoostMode = DISABLE; /* ADC时钟低于20MHz的话，可以禁止boost */ 100. AdcHandle.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; /* ADC转换溢出的话，覆盖ADC的数据寄存器 */ 101. AdcHandle.Init.OversamplingMode = DISABLE; /* 禁止过采样 */ 102. 103. /* 初始化ADC */ 104. if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK) 105. { 106. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 107. } 108. 109. 110. /* 校准ADC，采用偏移校准 */ 111. if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK) 112. { 113. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 114. } 115. 116. /* 配置ADC通道，序列1，采样PC0引脚 */ 117. /* 118. 采用PLL2时钟的话，ADCCLK = 72MHz / 8 = 9MHz 119. ADC采样速度，即转换时间 = 采样时间 + 逐次逼近时间 120. = 810.5 + 8.5(16bit) 121. = 820个ADC时钟周期 122. 那么转换速度就是9MHz / 820 = 10975Hz 123. */ 124. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_10; /* 配置使用的ADC通道 */ 125. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; /* 采样序列里的第1个 */ 126. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */ 127. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */ 128. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */ 129. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */ 130. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */ 131. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */ 132. 133. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) 134. { 135. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 136. } 137. 138. /* 配置ADC通道，序列2，采样Vbat/4 */ 139. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_VBAT_DIV4; /* 配置使用的ADC通道 */ 140. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_2; /* 采样序列里的第1个 */ 141. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */ 142. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */ 143. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */ 144. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */ 145. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */ 146. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */ 147. 148. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) 149. { 150. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 151. } 152. 153. /* 配置ADC通道，序列3，采样VrefInt */ 154. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_VREFINT; /* 配置使用的ADC通道 */ 155. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_3; /* 采样序列里的第1个 */ 156. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */ 157. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */ 158. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */ 159. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */ 160. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */ 161. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */ 162. 163. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) 164. { 165. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 166. } 167. 168. /* 配置ADC通道，序列4，采样温度 */ 169. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR; /* 配置使用的ADC通道 */ 170. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_4; /* 采样序列里的第1个 */ 171. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */ 172. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */ 173. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */ 174. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */ 175. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */ 176. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */ 177. 178. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) 179. { 180. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 181. } 182. 183. 184. /* ## - 6 - 启动ADC的DMA方式传输 ####################################### */ 185. if (HAL_ADC_Start_DMA(&AdcHandle, (uint32_t *)ADCxValues, 4) != HAL_OK) 186. { 187. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 188. } 189. }
这里把几个关键的地方阐释下：
- 第11 - 13行，对作为局部变量的HAL库结构体做初始化，防止不确定值配置时出问题。
- 第17 - 38行，前面2.2小节已经讲解，ADC时钟源选择AHB时钟还是PLL时钟。
- 第41 – 46行，选择PC0作为数据采集引脚。
- 第49- 68行，配置DMA的基本参数，注释较详细。这里是采用的ADC外设到内部SRAM的传输方向，数据带宽设置16bit，循环传输模式。
- 第71行，这行代码比较重要，应用中容易被遗忘，用于关联ADC句柄和DMA句柄。在用户调用ADC的DMA传输方式函数HAL_ADC_Start_DMA时，此函数内部调用的HAL_DMA_Start_IT会用到DMA句柄。
- 第75 - 107行，主要是ADC的配置，注释较详细，配置ADC3为16bit模式，扫描多通道，连续转换，软件触发。
- 第111 – 114行，这里的是采用的ADC偏移校准，如果要采用线性度校准，务必要注意此贴的问题：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
- 第119 -129行，配置ADC多通道采样的第1个序列。这里使用的通道10是PC0引脚的复用功能，不是随意设置的。另外注意转换速度的计算，在程序里面有注释。
- 第139 – 151行，配置ADC多通道采样的第2个序列，采样的Vbat/4电压。
- 第154 – 166行，配置ADC多通道采样的第3个序列，采样的VrefInt电压。
- 第169 – 181行，配置ADC多通道采样的第4个序列，采样的温度。
- 第185 – 188行，启动ADC的DMA方式数据传输。
46.3.4 DMA存储器选择注意事项
由于STM32H7 Cache的存在，凡是CPU和DMA都会操作到的存储器，我们都要注意数据一致性问题。对于本章节要实现的功能，要注意读Cache问题，防止DMA已经更新了缓冲区的数据，而我们读取的却是Cache里面缓存的。这里提供两种解决办法：
- 方法一：
关闭DMA所使用SRAM存储区。
/* 配置SRAM的MPU属性为Device或者Strongly Ordered，即关闭Cache */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- 方法二：
设置SRAM的缓冲区做32字节对齐，大小最好也是32字节整数倍，然后调用函数SCB_InvalidateDCache_by_Addr做无效化操作即可，保证CPU读取到的数据是刚更新好的。
本章节配套例子是直接使用的方法二。例子中变量的定义方式如下：
/* 方便Cache类的API操作，做32字节对齐 */ #if defined ( __ICCARM__ ) #pragma location = 0x38000000 uint16_t ADCxValues[4]; #elif defined ( __CC_ARM ) ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint16_t ADCxValues[4]); #endif
对于IAR需要#pragma location指定位置，而MDK通过分散加载即可实现，详情看前面第26章，有详细讲解。
46.3.5 读取DMA缓冲数据
程序中配置的DMA缓冲区可以存储4次ADC的转换数据，正好ADCxValues[0]对应PC0引脚的采样电压，ADCxValues[1]对应Vbat/4电压，ADCxValues[2]对应VrefInt采样的电源，ADCxValues[3]对应温度采样值。
具体实现代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_GetAdcValues * 功能说明: 获取ADC的数据并打印 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_GetAdcValues(void) { float AdcValues[5]; uint16_t TS_CAL1; uint16_t TS_CAL2; /* 使用此函数要特别注意，第1个参数地址要32字节对齐，第2个参数要是32字节的整数倍 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)ADCxValues, sizeof(ADCxValues)); AdcValues[0] = ADCxValues[0] * 3.3 / 65536; AdcValues[1] = ADCxValues[1] * 3.3 / 65536; AdcValues[2] = ADCxValues[2] * 3.3 / 65536; /*根据参考手册给的公式计算温度值 */ TS_CAL1 = *(__IO uint16_t *)(0x1FF1E820); TS_CAL2 = *(__IO uint16_t *)(0x1FF1E840); AdcValues[3] = (110.0 - 30.0) * (ADCxValues[3] - TS_CAL1)/ (TS_CAL2 - TS_CAL1) + 30; printf("PC0 = %5.3fV, Vbat/4 = %5.3fV, VrefInt = %5.3fV， TempSensor = %5.3f℃\r\n", AdcValues[0], AdcValues[1], AdcValues[2], AdcValues[3]); }
46.4 ADC板级支持包（bsp_adc.c）
ADC驱动文件bsp_adc.c提供了如下函数：
- bsp_InitADC
- bsp_GetAdcValues
46.4.1 函数bsp_InitADC
函数原型：
void bsp_InitADC(void)
函数描述：
此函数用于初始化ADC，采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
注意事项：
- 关于此函数的讲解在本章2.3小节。
使用举例：
作为初始化函数，直接在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。
46.4.2 函数bsp_GetAdcValues
函数原型：
void bsp_GetAdcValues(void)
函数描述：
此函数用于获取ADC的转换数据。
注意事项：
- 关于此函数的讲解在本章2.4和2.5小节。
使用举例：
根据需要，周期性调用即可。
46.5 ADC驱动移植和使用
ADC驱动的移植比较方便：
- 第1步：复制bsp_adc.c和bsp_adc.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
- 第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO、TIM，DMA和ADC驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
- 第3步，应用方法看本章节配套例子即可，另外就是根据自己的需要做配置修改。
46.6 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如
第1阶段，上电启动阶段：
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段，进入main函数：
- 第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED，串口和ADC。
- 第2步，周期性的打印ADC采集的多通道数据。
46.7 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V7-024-ADC+DMA的多通道采集
实验目的：
- 学习ADC + DMA的多通道采集实现。
实验内容：
- 例子默认用的PLL时钟供ADC使用，大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到AHB时钟。
- 采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
- 每隔500ms，串口会打印一次。
- 板子正常运行时LED2闪烁。
PC0引脚位置（稳压基准要短接3.3V）：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitADC(); /* 初始化ADC */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate，no write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- 每隔500ms，串口会打印一次ADC采集 的PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ #if defined ( __CC_ARM ) TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */ TempValues2 = 0; #endif bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { bsp_GetAdcValues(); /* 每隔500ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */ printf("K1按键按下\r\n"); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
46.8 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V7-024-ADC+DMA的多通道采集
实验目的：
- 学习ADC + DMA的多通道采集实现。
实验内容：
- 例子默认用的PLL时钟供ADC使用，大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到AHB时钟。
- 采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
- 每隔500ms，串口会打印一次。
- 板子正常运行时LED2闪烁。
PC0引脚位置（稳压基准要短接3.3V）：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitADC(); /* 初始化ADC */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate，no write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- 每隔500ms，串口会打印一次ADC采集 的PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ #if defined ( __CC_ARM ) TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */ TempValues2 = 0; #endif bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { bsp_GetAdcValues(); /* 每隔500ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */ printf("K1按键按下\r\n"); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
46.9 总结
本章节就为大家讲解这么多，ADC多通道采样在实际项目中也比较实用，望初学者熟练掌握。
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