STM32定时器触发ADC多通道连续采样，DMA缓存结果[原创www.cnblogs.com/helesheng]

STM32的ADC使用非常灵活，采样触发方面：既支持软件触发，定时器或其他硬件电路自动触发，也支持转换完成后自动触发下一通道/轮转换。转换结果存储方面：既支持软件读取和转存，也支持DMA自动存储转换结果。STM32书籍介绍的最多的是“软件触发 + 查询法读取转换结果的方式”，对采集温度、湿度这样近乎直流的信号而言，这种方法足够应付。但当应用需要提升A/D转换的采样率时，这种做法就逐渐无法满足要求了：1、软件需要通过频繁的查询或中断来确定在采样间隔时到达时及时触发下一轮A/D转换，处理器的其他工作被频繁打断，软件开发难度增加。2、定时器定时中断/查询法的定时精度/抖动时间大概是处理器执行数条指令的时间，对于STM32而言，当采样率大于10KSPS以后，采样定时抖动造成信噪比降低将使A/D的信噪比降低到与10位A/D相当（具体数学分析详见本人之前博文：（https://www.cnblogs.com/helesheng/p/8880492.html）。
STM32提供两种方法来解决这个问题：方法一：让ADC不停歇的连续进行转换，转换结果则通过DMA直接搬运到内存中。由于ADC进行一次转换的时间可以由ADC时钟ADCCLK频率和采样时间精确确定，这种方法有效的降低了转换间隔时间的孔径抖动，提高了信噪比，尤其适合200KSPS以上的高采样率。有兴趣的读者可以参考我在博文：https://www.cnblogs.com/helesheng/p/8880492.html中给出的代码。由于无法连续调节ADCCLK频率和采样时间，但这种方法的缺陷是无法连续调节采样率，如20.05KSPS，44.1KSPS等常用但非整数的采样率是无法被产生的。本文介绍的方法二，是由定时器3（通过TRGO信号）触发A/D转换的方法，该方法可以有效地在低于200KSPS采样率条件下，实现采样率的连续调节。由于使用定时器硬件直接触发A/D转换，无需软件参与，这种方法也能够有效的避免采样间隔的孔径抖动。另外，为了避免软件频繁参与转换结果读取造成的执行效率降低和开发难度增大问题，本文提供了通过DMA读取自动连续转换结果的代码。
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一、ADC模块配置
 1 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);   //设置ADC分频因子8 72M/8=9,ADC最大时间不能超过14M  
　　ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//ADC1工作在独立模式
 2 
 3 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;//模数转换工作在扫描模式（多通道）
 4 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//ADC工作在非连续模式
 5 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO;//定时器3的TRGO触发转换
 6 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//ADC数据右对齐
 7 ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2;//转换的ADC通道的数目为2
 8 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//要把以下参数初始化ADC_InitStructure
 9 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 1, ADC_SampleTime_13Cycles5);//ADC1通道6 ，采样时间为13.5个周期 
10 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 2, ADC_SampleTime_13Cycles5);//ADC1通道7 ，采样时间为13.5个周期 
11 ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);  //使能ADC1的DMA传输方式
12 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1
13 ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置ADC1的校准寄存器
14 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
15 ADC_StartCalibration(ADC1); //开始校准ADC1
16 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准完成
17 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1软件转换
 其中值得注意的是：
1、ADC被配置为由外部信号触发，而触发信号是TIM3产生的TRGO。注意STM32不支持其他定时器的TRGO作为ADC的触发源。
2、ADC被配置为非连续工作模式（ ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;）所谓“连续工作模式”，就是前面提到了通过配置每次A/D转换时间实现采样定时的工作方式。如果该模式被使能，就意味着ADC会在被一次触发后就逐通道、不停歇的进行连续的转换，而不会等到下次定时器触发信号TRGO再启动A/D转换。
3、ADC被配置为多通道扫描模式（ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;），这样ADC会在每次被TIM3触发后依次完成规则通道组中每个通道的一轮转换。
二、DMA的配置
 1   DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
 2   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;//传输的源头地址
 3   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADCConvertedValue;//目标地址
 4   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设作源头
 5   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2000;//数据长度为2000
 6   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址寄存器不递增
 7   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//内存地址递增
 8   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//外设传输以字节为单位
 9   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//内存以字为单位
10   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//循环模式
11   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//4优先级之一的(高优先)
12   DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //非内存到内存
13   DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);//根据以上参数初始化DMA_InitStructure
14 
15   DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE);//配置DMA1通道1传输完成中断 
16   DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);//使能DMA1
其中值得注意的是：
1、DMA被配置为外设到内存方式，每次传输的数据宽度是半字（16位）。
2、缓冲长度为2000个半字（DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2000;），由于前面配置了两个通道，缓冲区将一次能存放1000次采样的结果。
2、使用循环模式（DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;），使能了DMA1中断（DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);）这样将在完成1000次采样后触发DMA中断，以便软件一次性读取这1000次转换的结果。而下一次ADC转换完成后结果将从头覆盖这个缓冲区的内容。
与之配套的中断控制器配置程序如下：
1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级设置为1
3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//子优先级设置为1
4 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//中断使能
5 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//按指定参数初始化中断
其中抢占优先级和子优先级可以根据应用实际需要确定。
DMA中断服务程序如下：
 1 void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
 2 {    
 3     if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1))//判断通道1是否传输完成
 4      {
 5         DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1);    //清除通道1传输完成标志位
 6 
 7     ////////////此处应编写代码从DMA指向的内存区读走数据，否则可能被覆盖//////////
 8 
 9 
10      }
11 }
三、TIM3配置
TIM3配置代码如下：
 1 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能TIM3时钟
 2 
 3 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;
 4 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72-1;
 5 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;      //采样分频TIM_CKD_DIV1
 6 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;     //向上计数
 7 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
 8 
 9 TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update);//设置输出TRGO信号
10 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
其中值得注意的是：
1、周期寄存器和预分频寄存器配置后，将TIM3的溢出频率确定为1KHz。而这些值可以根据应用需要的采样率自己确定。
2、TIM3溢出后将输出TRGO信号（TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update);）。
 
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posted @ 2022-01-28 21:14  helesheng  阅读(6680)  评论(3)  编辑  收藏  举报