STM32F10x系列ADC的使用（二）

2024-05-25 15:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

之前已经在《STM32F10x系列ADC的使用（一）——单通道ADC》一文中介绍了怎么使用单通道ADC。但是实际应用场合，往往需要同时使用多个引脚去测量不同的电压值。在传统的8位单片机编程中，往往是一个个引脚地读取ADC，也就是轮询。这样有一些不太好的地方，比如需要代码显式地读取，可能会破坏原来的逻辑。

STM32为代表的32位单片机强大之处之一就是有DMA，一旦配置好DMA，DMA就会独立于CPU，在后台搬运数据。另外，STM32的多通道ADC也只能工作在DMA方式下。原因下文分析（见“阶段三：为何不能使用轮询读取”）。

===================阶段一：何为扫描模式=================

STM32有3个ADC模块，每一个ADC模块都是可以并行工作的。而对于某个特定的ADC模块，比如ADC1，它又有16个通道。这16个通道直接则是分时复用的关系。

比如说，我开启了ADC1的通道0、通道1、通道2这么三个通道，并且规定分时复用的顺序是先通道0，再通道1最后通道2，那么，第1次读取ADC1的值时，读到的就是通道0的值，第2次读取时就是通道1的值，第3次读取时就是通道2的值，第4次读取时又是通道0的值，如此循环往复。

当然，我也可以规定分时复用的顺序是通道1、通道0,、通道2，那么第3*n+1次读取的值就是通道1，第3*n+2次读取的值就是通道0，第3*n+3次读取的值就是通道2。

就好像这些通道按照某个顺序排队，然后ADC依次扫描过来。对，这就是ADC的扫描模式~

===================阶段二：扫描模式的配置================

对于ADC而言，扫描模式的配置和非扫描模式的配置非常相似。假设我需要同时启用ADC1的通道0、通道1和通道2，并且扫描顺序是通道0、通道1和通道2，那么初始化代码如下：

void adc_init() { ADC_InitTypeDef t_adc; //开启ADC1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); //ADC使用独立模式 t_adc.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; //启用扫描模式 t_adc.ADC_ScanConvMode=ENABLE; //启用连续转换，即转换完一次后继续转换 t_adc.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE; //不使用外部触发 t_adc.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; //数据右对齐 t_adc.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; //要转换的通道数为3 t_adc.ADC_NbrOfChannel=3; //初始化ADC1 ADC_Init(ADC1,&t_adc); //配置ADC的时钟为PCLK2的8分频 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8); //设置ADC1的通道0的转换周期为71.5个采样周期，次序为1 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_71Cycles5); //设置ADC1的通道1的转换周期为71.5个采样周期，次序为2 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_71Cycles5); //设置ADC1的通道2的转换周期为71.5个采样周期，次序为3 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_71Cycles5); //使能ADC1 ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); //使能软件触发 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); } void adc_gpio_init() { GPIO_InitTypeDef t_gpio; //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //引脚0、1、2 t_gpio.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2; //模拟输入 t_gpio.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; //在GPIOA上生效 GPIO_Init(GPIOA,&t_gpio); }

代码中红色部分就是相对于单通道ADC的修改。

由于我们用了ADC1的通道0、1、2，而根据下表：

可知对应的引脚是PA0、PA1和PA2。因此需要在adc_gpio_init()中把这三个引脚设置为模拟输入。

而在adc_init()中，最重要的函数莫过于ADC_RegularChannelConfig()这个函数。它的函数原型如下图：

第一个参数要么是ADC1，要么是ADC2，要么是ADC3；第2个参数就是通道编号，ADC_Channel_x就是指通道x；而Rank的取值直接决定了该通道在扫描中的顺序，取值是1,2,3…16；最后一个参数是该通道采样时间。应该一目了然了吧~

=================阶段三：为何不能使用轮询读取=================

前面说了，多通道ADC不能使用轮询。为什么呢？我们写一个示例说明。

如果能够使用轮询，那么代码应该这样：

u16 t_values[3]; while(1) { u8 t_i; for(t_i=0;t_iDR)) t_dma.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)(&(ADC1->DR)); //DMA内存基地址为&g_value t_dma.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)g_values; //DMA传输方向为设备到内存 t_dma.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA缓冲区大小为3 t_dma.DMA_BufferSize=3; //DMA设备地址不递增 t_dma.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable; //DMA内存地址递增 t_dma.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; //DMA设备数据单位为半字、内存数据单位为半字，即每次传输16位 t_dma.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; t_dma.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //DMA模式为循环，即传完一轮就进行下一轮 t_dma.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular; //DMA优先级为中 t_dma.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium; //DMA禁止内存到内存 t_dma.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel1,&t_dma); //启用DMA1的通道1 DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE); //启动DMA搬运ADC数值 ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE); }

第一处改动是把DMA的内存地址改为g_buffer这个数组的首地址。

而第二处改动则是把DMA的缓冲区大小改为3。其实这边翻译成缓存区大小不太准确，其实就是每个循环搬运3次的意思。

第三处改动则是DMA内存地址递增。

如此设置以后，DMA就会每3次一循环，每次搬运16位（半字），每次搬运完就把地址增加（增加的量就是2字节，因为我们设置的是每次搬运16位）。3次搬运完以后，又从头开始（也就是内存地址又指向g_buffer）。

运行以后，g_buffer[0]中保存的就是通道0的最新值，g_buffer[1]中保存的就是通道1的最新值，g_buffer[2]中保存的就是通道2的最新值。

完整代码如下：

#include "stm32f10x_rcc.h" #include "stm32f10x_gpio.h" #include "stm32f10x_usart.h" #include "stm32f10x_adc.h" #include "stm32f10x_dma.h" void usart1_confg() { USART_InitTypeDef t_uart; GPIO_InitTypeDef t_gpio; //开启GPIOA和USART1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE); //配置PA9（Tx）引脚为推挽输出，最大翻转频率10Mhz t_gpio.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; t_gpio.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; t_gpio.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz; GPIO_Init(GPIOA,&t_gpio); //配置PA10（Rx）引脚为悬浮输入 t_gpio.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10; t_gpio.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; t_gpio.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz; GPIO_Init(GPIOA,&t_gpio); //配置串口波特率为115200，字长为8位，一位停止位，无校验位，无流控 t_uart.USART_BaudRate=115200; t_uart.USART_WordLength=USART_WordLength_8b; t_uart.USART_StopBits=USART_StopBits_1; t_uart.USART_Parity=USART_Parity_No; t_uart.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; t_uart.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1,&t_uart); //开启串口 USART_Cmd(USART1,ENABLE); } void adc_init() { ADC_InitTypeDef t_adc; //开启ADC1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE); //ADC使用独立模式 t_adc.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; //启用扫描模式 t_adc.ADC_ScanConvMode=ENABLE; //启用连续转换，即转换完一次后继续转换 t_adc.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE; //不使用外部触发 t_adc.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; //数据右对齐 t_adc.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; //要转换的通道数为3 t_adc.ADC_NbrOfChannel=3; //初始化ADC1 ADC_Init(ADC1,&t_adc); //配置ADC的时钟为PCLK2的8分频 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8); //设置ADC1的通道0的转换周期为71.5个采样周期，次序为1 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_71Cycles5); //设置ADC1的通道1的转换周期为71.5个采样周期，次序为2 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_71Cycles5); //设置ADC1的通道2的转换周期为71.5个采样周期，次序为3 ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_71Cycles5); //使能ADC1 ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); //使能软件触发 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); } void adc_gpio_init() { GPIO_InitTypeDef t_gpio; //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //引脚0、1、2 t_gpio.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2; //模拟输入 t_gpio.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; //在GPIOA上生效 GPIO_Init(GPIOA,&t_gpio); } u16 g_values[3]; void dma_config() { DMA_InitTypeDef t_dma; //开启DMA1时钟 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE); //DMA设备基地址为((u32)0x40012400+0x4c)，也可以写作(u32)(&(ADC1->DR)) t_dma.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)(&(ADC1->DR)); //DMA内存基地址为&g_value t_dma.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)g_values; //DMA传输方向为设备到内存 t_dma.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA缓冲区大小为3 t_dma.DMA_BufferSize=3; //DMA设备地址不递增，内存地址递增 t_dma.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable; t_dma.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; //DMA设备数据单位为半字、内存数据单位为半字，即每次传输16位 t_dma.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; t_dma.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //DMA模式为循环，即传完一轮就进行下一轮 t_dma.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular; //DMA优先级为中 t_dma.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium; //DMA禁止内存到内存 t_dma.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel1,&t_dma); //启用DMA1的通道1 DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE); //启动DMA搬运ADC数值 ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE); } void delay(u32 p_loop) { while(p_loop--); } int main() { usart1_confg(); adc_init(); adc_gpio_init(); dma_config(); while(1) { u8 t_i; for(t_i=0;t_i>4); delay(0xffff); //由于采样值是12位，而每次只能发送8位，为了看个大概，右移4位。 USART_SendData(USART1,g_values[1]>>4); delay(0xffff); //由于采样值是12位，而每次只能发送8位，为了看个大概，右移4位。 USART_SendData(USART1,g_values[2]>>4); delay(0xffffff); } } }

运行之后，每次输出三个字节，分别是PA0、PA1和PA2上的电压的8位ADC值。

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