第42章 DAC-多通道（DMA读取）
第四十二章 ADC-多通道（DMA读取）
1. 硬件设计
开发板已通过排针接口把部分ADC通道引脚引出，其中电位器通过跳线帽默认接了一个ADC的IO， 其他的ADC IO 在做实验的时候可以用杜邦线连接到开发板中的GND或者3V3来获取模拟信号。要注意的是， 用来做ADC输入的IO不能被复用，否则会导致采集到的信号不准确。
2. 软件设计
2.1 编程目标
-
初始化ADC GPIO；
-
初始化ADC工作参数；
-
配置DMA工作参数；
-
读取ADC采集的数据；
ADC转换结果数据使用DMA方式传输至指定的存储区，这样取代单通道实验使用中断服务的读取方法。 实际上，多通道ADC采集一般使用DMA数据传输方式更加高效方便。
2.2 代码分析
- ADC宏定义
// 注意：用作ADC采集的IO必须没有复用，否则采集电压会有影响
/********************ADC1输入通道（引脚）配置**************************/
#define ADC_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define ADC_CLK RCC_APB2Periph_ADC1
#define ADC_GPIO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
#define ADC_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC
#define ADC_PORT GPIOC
// 注意
// 1-PC0 在霸道里面接的是蜂鸣器，默认被拉低
// 2-PC0 在指南者里面接的是SPI FLASH的 片选，默认被拉高
// 所以 PC0 做 ADC 转换通道的时候，结果可能会有误差
// 转换通道个数-6
#define NOFCHANEL 6
// 通道宏定义
#define ADC_PIN1 GPIO_Pin_0
#define ADC_CHANNEL1 ADC_Channel_10
#define ADC_PIN2 GPIO_Pin_1
#define ADC_CHANNEL2 ADC_Channel_11
#define ADC_PIN3 GPIO_Pin_2
#define ADC_CHANNEL3 ADC_Channel_12
#define ADC_PIN4 GPIO_Pin_3
#define ADC_CHANNEL4 ADC_Channel_13
#define ADC_PIN5 GPIO_Pin_4
#define ADC_CHANNEL5 ADC_Channel_14
#define ADC_PIN6 GPIO_Pin_5
#define ADC_CHANNEL6 ADC_Channel_15
// ADC1 对应 DMA1通道1，ADC3对应DMA2通道5，ADC2没有DMA功能
#define ADC_x ADC1
#define ADC_DMA_CHANNEL DMA1_Channel1
#define ADC_DMA_CLK RCC_AHBPeriph_DMA1
定义NOFCHANEL个通道进行多通道ADC实验，并且定义DMA相关配置。
- GPIO初始化函数
// ADC GPIO 初始化
static void ADCx_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 打开 ADC IO端口时钟
ADC_GPIO_APBxClock_FUN(ADC_GPIO_CLK, ENABLE);
// 配置 ADC IO 引脚模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADC_PIN1|ADC_PIN2|ADC_PIN3|ADC_PIN4|ADC_PIN5|ADC_PIN6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; // 模拟输入模式
// 初始化 ADC IO
GPIO_Init(ADC_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
使用到GPIO时候都必须开启对应的GPIO时钟，GPIO用于AD转换功能必须配置为模拟输入模式。
- 配置ADC工作模式
// 配置ADC模式
static void ADCx_Mode_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
// 打开DMA时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(ADC_DMA_CLK, ENABLE);
// 打开ADC时钟
ADC_APBxClock_FUN(ADC_CLK, ENABLE);
// 复位DMA控制器
DMA_DeInit(ADC_DMA_CHANNEL);
// 配置 DMA 初始化结构体
// 外设基址为：ADC 数据寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&(ADC_x->DR));
// 存储器地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)ADC_ConvertedValue;
// 数据源来自外设
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
// 缓冲区大小，应该等于数据目的地的大小
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = NOFCHANEL;
// 外设寄存器只有一个，地址不用递增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
// 存储器地址递增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
// 外设数据大小为半字，即两个字节
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
// 内存数据大小也为半字，跟外设数据大小相同
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
// 循环传输模式
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
// DMA 传输通道优先级为高，当使用一个DMA通道时，优先级设置不影响
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
// 禁止存储器到存储器模式，因为是从外设到存储器
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
// 初始化DMA
DMA_Init(ADC_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);
// 使能 DMA 通道
DMA_Cmd(ADC_DMA_CHANNEL , ENABLE);
// ADC 模式配置
// 只使用一个ADC，属于单模式
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
// 扫描模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE ;
// 连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
// 不用外部触发转换，软件开启即可
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
// 转换结果右对齐
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
// 转换通道个数
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = NOFCHANEL;
// 初始化ADC
ADC_Init(ADC_x, &ADC_InitStructure);
// 配置ADC时钟Ｎ狿CLK2的8分频，即9MHz
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
// 配置ADC 通道的转换顺序和采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL1, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL2, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL3, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL4, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL5, 5, ADC_SampleTime_55Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC_x, ADC_CHANNEL6, 6, ADC_SampleTime_55Cycles5);
// 使能ADC DMA 请求
ADC_DMACmd(ADC_x, ENABLE);
// 开启ADC ，并开始转换
ADC_Cmd(ADC_x, ENABLE);
// 初始化ADC 校准寄存器
ADC_ResetCalibration(ADC_x);
// 等待校准寄存器初始化完成
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_x));
// ADC开始校准
ADC_StartCalibration(ADC_x);
// 等待校准完成
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC_x));
// 由于没有采用外部触发，所以使用软件触发ADC转换
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_x, ENABLE);
}
ADCx_Mode_Config函数主要做了两个工作，一个是配置ADC的工作参数，另外一个是配置DMA的工作参数。
ADC的工作参数具体如下：打开ADC外设时钟；因为只是使用一个ADC，所有模式配置为独立模式；多通道采集，开启扫描模式； 需要不断的采集外部的模拟数据，所有使能连续转换模式；不使用外部触发转换信号；转换结果右对齐；设置需要转换的通道的个数， 最后调用ADC_Init()函数把这些参数写入ADC的寄存器完成配置。因为是多通道采集， 所以调用ADC_RegularChannelConfig()函数设置每个通道的转换顺序和采样实际。
DMA的工作参数具体如下：我们是把ADC采集到的数据通过DMA传输到存储器上，则外设地址为ADC的数据寄存器；存储器的地址是我们定义的用来存放ADC数据的数组的地址； 传输方向为外设到存储器；缓冲区大小等于等于我们定义的存储ADC数据的数组大小；所有通道转换的数据都放在一个数据寄存器中，则外设地址不变； 采集存储的数据有多个，则存储器地址递增；外设和存储器单位均为两个字节；开启循环传输模式；只有一个DMA通道工作，优先级随便设置；禁用存储器到存储器模式， 最后最后调用DMA_Init()函数把这些参数写入DMA的寄存器完成配置。
完成配置之后则使能ADC和DMA，开启软件触发，让ADC开始采集数据。
- 主函数
int main(void)
{
// 配置串口
USART_Config();
// ADC 初始化
ADCx_Init();
printf("\r\n ----这是一个ADC多通道采集实验----\r\n");
while (1)
{
ADC_ConvertedValueLocal[0] =(float)
ADC_ConvertedValue[0]/4096*3.3;
ADC_ConvertedValueLocal[1] =(float)
ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
ADC_ConvertedValueLocal[2] =(float)
ADC_ConvertedValue[2]/4096*3.3;
ADC_ConvertedValueLocal[3] =(float)
ADC_ConvertedValue[3]/4096*3.3;
ADC_ConvertedValueLocal[4] =(float)
ADC_ConvertedValue[4]/4096*3.3;
printf("\r\n CH1 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[0]);
printf("\r\n CH2 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[1]);
printf("\r\n CH3 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[2]);
printf("\r\n CH2 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[3]);
printf("\r\n CH3 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[4]);
printf("\r\n\r\n");
Delay(0xffffee);
}
}
主函数中我们配置好串口，初始化好ADC之后，把采集到的电压经过转换之后通过串口打印到电脑的调试助手显示， 要注意的是在做实验时需要给每个ADC通道提供模拟电源，可以用杜邦线从开发板的GND或者3V3取信号来做实验。
3. 小结
这一章就是比上一章多了几个通道而已，把宏定义一加就行了
实验目的
使用STM32F103的ADC模块，通过DMA实现6个通道的数据采集。
硬件连接
- 将6个模拟信号源连接到STM32F103的ADC引脚（PA0~PA5）。
代码示例
#include "stm32f10x.h"
uint16_t adc_values[6]; // 存储ADC采集的6个通道的数据
void ADC_Init(void) {
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; // ADC配置结构体
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO配置结构体
// 启用ADC和GPIO的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
// 配置PA0~PA5为模拟输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; // 模拟输入模式
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// ADC配置
ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; // 12位分辨率
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE; // 启用扫描转换模式
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 启用连续转换模式
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 无外部触发
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 右对齐数据
ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 6; // 6个通道
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
// 配置各ADC通道及其采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_1_5Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_1_5Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_1_5Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_1_5Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 5, ADC_SampleTime_1_5Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 6, ADC_SampleTime_1_5Cycles);
// 启用ADC
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
// 启动ADC转换
ADC_StartOfConversion(ADC1);
}
void DMA_Init(void) {
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct; // DMA配置结构体
// 启用DMA时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
// 配置DMA1通道1
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; // ADC数据寄存器地址
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)adc_values; // 存储ADC数据的数组地址
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 从外设到内存传输
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 6; // 缓冲区大小
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址不递增
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 内存地址递增
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; // 外设数据大小为字
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word; // 内存数据大小为字
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 循环模式
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 高优先级
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 禁用内存到内存传输
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);
// 启用DMA1通道1
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
}
int main(void) {
ADC_Init(); // 初始化ADC
DMA_Init(); // 初始化DMA
while (1) {
// 主循环，ADC数据自动存储在adc_values数组中
}
}
代码详细说明
- ADC初始化：
- 启用GPIOA和ADC1的时钟。
- 将PA0~PA5设置为模拟输入模式。
- 配置ADC的工作模式，启用DMA和ADC。
- DMA初始化：
- 启用DMA1的时钟。
- 配置DMA通道1，设置为从外设到内存的模式，并使能循环模式。
- 中断处理：
- DMA的中断处理函数在传输完成后清除标志位，你可以在这里处理数据。
- 主循环：
- 主循环保持运行，ADC数据将自动存储在
adc_values数组中。
2024.9.22 第一次修订，后期不再维护
