STM32微控制器之ADC學習總結
阿新 • • 發佈：2019-01-11
因為公司的產品上需要使用AD來檢測電池電壓，要求不是很高，突然想用下DMA+ADC+TIM，以前以為很簡單，實際使用中讓我覺得很慚愧，遇到的問題讓我一下子蒙了，不停的查資料，不停的測試，終於一個一個的問題都解決了，同時對stm32的ADC有了新的認識，並且打算再閒暇時間內將stm32的資源儘量的實踐下。
我用的是STM32F4 來除錯ADC3+DMA+TIM1（單通道），首先我先查看了下DMA的資料，之後參考官方提供的ADC3+DMA很快可以正常讀取資料，之後我直接新增定時器觸發AD轉換，結果失敗，我開始查資料看手冊，逐漸對這三者之間的關係有了一個認識
首先定時器產生觸發訊號，AD檢測到轉換訊號後開始轉換，每轉換一次就通過DMA將資料放到指定的記憶體地址中，直到達到DMA設定的DMA_BufferSize設定值後DMA置位相應的標誌位，從而完成一次DMA傳輸。
由上面的關係的可以得知ADC轉換是一次一次即單次非掃描模式（我測試的是AD單通道），因為連續模式一旦觸發就會不停的轉換，這樣的話定時器觸發轉換就失去了意義，之後DMA設定成普通模式，即完成一次DMA傳輸後，停止傳輸，之後的DMA請求不被響應，因為DMA傳輸完成後以為著可以進行資料處理了，這個時候為了防止資料被覆蓋（網上還有其他方法防止資料被覆蓋）。
1>關於定時器的PWM輸出
一開始我用定時器1的CH1來作為AD的觸發訊號對應的管腳是PA8，管腳配置的時候配置成複用模式沒有呼叫 GPIO_PinAFConfig，將PA8複用成TIM1的輸出腳，關於定時器的時鐘我忽略了一個重要的因素，所以設定的頻率一直不對
檢視stmf4的參考手冊 如果APBx_PRESC為1則定時器的時鐘為PCLKx的時鐘 否則為2倍的PCLKx
-如果是定時器1和定時器8 需要呼叫TIM_CtrlPWMOutputs來開啟pwm輸出之後通過示波器可以正確檢視PA8的的波形輸出。
2>AD轉換
-ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
我對這句一點都不懂，通過查資料發現stm32F4的ADC的DMA有4種模式，主要是為了通過聯合使用ADC模組提升取樣速度，其中預設模式和模式1差不多，
DMA mode 1 enabled (2 / 3 half-words one by one - 1 then 2 then 3)
//從依次取ADC的值，解析度為12位，
DMA mode 2 enabled (2 / 3 half-words by pairs - 2&1 then 1&3 then 3&2)
//可以聯合使用這三個ADC模組進行取樣，取樣速度也是單獨的三倍（2.4*3Msps），解析度是12位，完成兩次轉換後，將值取走應該是
//ADC2+ADC1 ,ADC1+ADC3 ,ADC3+ADC2
DMA mode 3 enabled (2 / 3 bytes by pairs - 2&1 then 1&3 then 3&2)
//模式3和模式2差不多 但是解析度要求是8位或6位，雖然解析度降低了但是轉換時間相對12位的要短。
-ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
//連續模式必須被禁止，不然定時器觸發就失去了意義
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising;
//檢視暫存器，發現需要使能外部觸發，上面就是開啟並制定觸發訊號的極性
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
//選擇觸發時間
-一旦使用外部觸發，那麼 軟體觸發就不需要再呼叫。
3> DMA的傳輸
-ADC每轉換一次，DMA搬運一次，達到指定的次數後，完成一次傳輸。
-DMA重啟，看了網上很多人說DMA關閉後再開啟後無法實現DMA傳輸，在stm32研討會的演講稿上有關於DMA重啟的解決辦法，
我按照第二種方法測試，發現如果處理資料時間長就會有問題，之後我吧定時器和ADC一起關閉之後處理資料，再配置DMA，在開啟AD和定時器，就正常了。不太清楚哪裡的問題。
-stm32f4的DMA分為資料流和通道，其中通道與stm32f1的觸發源類似，F4的資料流與F1的通道類似
這樣ADC+DMA+TIM就正常工作了。
我想用內部ADC把採集的波形通過ucgui顯示出來，從而加強對AD的運用與認識，我用stm32採集訊號發生器的法波訊號進行採集，一次採集300個點，之後通過ucgui將其顯示在TFT屏上，為了讓波形好看一些，我查了下網上的一些例程和示波器的資料，裡面講到可以通過數字內插的方法將波形重現和回放，數字內插的方法常用的有兩種，一種是線性內插一種是sinx/x內插，線性內插比較好了解，關於sinx/x內插就複雜的多，僅僅是理解就很麻煩，數學功底嚴重不足的悲劇，原理都不懂想用c語言描述就別想了，所以只能用線性內插了，不過網上有關於sinx/x內插的c語言例項，使用線性內插後，波形比之前好看多了，通過調整TIM1的觸發訊號的頻率達到了t/div 的作用如何算頻率，一開始我打算把AD採集的結果的最大值和最小值的下標做個差，之後絕對值再乘tim1的週期 後來果斷放棄，原因很明顯。後來我查詢最大值和最小值 之後求平均值，然後一次查詢（前一個AD值比均值小且其後一個值比均值大）記錄下標，之後查詢前一個AD值比均值大且其後一個值比均值小 記錄下標，將兩次下標做差求絕對值之後與觸發訊號的頻率運算可以求出採集的波形的頻率。目前我僅僅測試了佔空比為50%的方波訊號，效果還好，不過還要完善，比如佔空比不為50%的情況。
折騰了幾個晚上，我發現stm32的資源很豐富，而我只掌握了很少很少的一部分基礎的東西。以後要不斷的完善和實踐。將折騰的過程中遇到的問題和理解寫出來與大家分享，其中有誤的地方希望大家提出來交流
我用的是STM32F4 來除錯ADC3+DMA+TIM1（單通道），首先我先查看了下DMA的資料，之後參考官方提供的ADC3+DMA很快可以正常讀取資料，之後我直接新增定時器觸發AD轉換，結果失敗，我開始查資料看手冊，逐漸對這三者之間的關係有了一個認識
首先定時器產生觸發訊號，AD檢測到轉換訊號後開始轉換，每轉換一次就通過DMA將資料放到指定的記憶體地址中，直到達到DMA設定的DMA_BufferSize設定值後DMA置位相應的標誌位，從而完成一次DMA傳輸。
由上面的關係的可以得知ADC轉換是一次一次即單次非掃描模式（我測試的是AD單通道），因為連續模式一旦觸發就會不停的轉換，這樣的話定時器觸發轉換就失去了意義，之後DMA設定成普通模式，即完成一次DMA傳輸後，停止傳輸，之後的DMA請求不被響應，因為DMA傳輸完成後以為著可以進行資料處理了，這個時候為了防止資料被覆蓋（網上還有其他方法防止資料被覆蓋）。
1>關於定時器的PWM輸出
一開始我用定時器1的CH1來作為AD的觸發訊號對應的管腳是PA8，管腳配置的時候配置成複用模式沒有呼叫 GPIO_PinAFConfig，將PA8複用成TIM1的輸出腳，關於定時器的時鐘我忽略了一個重要的因素，所以設定的頻率一直不對
檢視stmf4的參考手冊 如果APBx_PRESC為1則定時器的時鐘為PCLKx的時鐘 否則為2倍的PCLKx
-如果是定時器1和定時器8 需要呼叫TIM_CtrlPWMOutputs來開啟pwm輸出之後通過示波器可以正確檢視PA8的的波形輸出。
2>AD轉換
-ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
我對這句一點都不懂，通過查資料發現stm32F4的ADC的DMA有4種模式，主要是為了通過聯合使用ADC模組提升取樣速度，其中預設模式和模式1差不多，
DMA mode 1 enabled (2 / 3 half-words one by one - 1 then 2 then 3)
//從依次取ADC的值，解析度為12位，
DMA mode 2 enabled (2 / 3 half-words by pairs - 2&1 then 1&3 then 3&2)
//可以聯合使用這三個ADC模組進行取樣，取樣速度也是單獨的三倍（2.4*3Msps），解析度是12位，完成兩次轉換後，將值取走應該是
//ADC2+ADC1 ,ADC1+ADC3 ,ADC3+ADC2
DMA mode 3 enabled (2 / 3 bytes by pairs - 2&1 then 1&3 then 3&2)
//模式3和模式2差不多 但是解析度要求是8位或6位，雖然解析度降低了但是轉換時間相對12位的要短。
-ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
//連續模式必須被禁止，不然定時器觸發就失去了意義
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising;
//檢視暫存器，發現需要使能外部觸發，上面就是開啟並制定觸發訊號的極性
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
//選擇觸發時間
-一旦使用外部觸發，那麼 軟體觸發就不需要再呼叫。
3> DMA的傳輸
-ADC每轉換一次，DMA搬運一次，達到指定的次數後，完成一次傳輸。
-DMA重啟，看了網上很多人說DMA關閉後再開啟後無法實現DMA傳輸，在stm32研討會的演講稿上有關於DMA重啟的解決辦法，
我按照第二種方法測試，發現如果處理資料時間長就會有問題，之後我吧定時器和ADC一起關閉之後處理資料，再配置DMA，在開啟AD和定時器，就正常了。不太清楚哪裡的問題。
-stm32f4的DMA分為資料流和通道，其中通道與stm32f1的觸發源類似，F4的資料流與F1的通道類似
這樣ADC+DMA+TIM就正常工作了。
我想用內部ADC把採集的波形通過ucgui顯示出來，從而加強對AD的運用與認識，我用stm32採集訊號發生器的法波訊號進行採集，一次採集300個點，之後通過ucgui將其顯示在TFT屏上，為了讓波形好看一些，我查了下網上的一些例程和示波器的資料，裡面講到可以通過數字內插的方法將波形重現和回放，數字內插的方法常用的有兩種，一種是線性內插一種是sinx/x內插，線性內插比較好了解，關於sinx/x內插就複雜的多，僅僅是理解就很麻煩，數學功底嚴重不足的悲劇，原理都不懂想用c語言描述就別想了，所以只能用線性內插了，不過網上有關於sinx/x內插的c語言例項，使用線性內插後，波形比之前好看多了，通過調整TIM1的觸發訊號的頻率達到了t/div 的作用如何算頻率，一開始我打算把AD採集的結果的最大值和最小值的下標做個差，之後絕對值再乘tim1的週期 後來果斷放棄，原因很明顯。後來我查詢最大值和最小值 之後求平均值，然後一次查詢（前一個AD值比均值小且其後一個值比均值大）記錄下標，之後查詢前一個AD值比均值大且其後一個值比均值小 記錄下標，將兩次下標做差求絕對值之後與觸發訊號的頻率運算可以求出採集的波形的頻率。目前我僅僅測試了佔空比為50%的方波訊號，效果還好，不過還要完善，比如佔空比不為50%的情況。
折騰了幾個晚上，我發現stm32的資源很豐富，而我只掌握了很少很少的一部分基礎的東西。以後要不斷的完善和實踐。將折騰的過程中遇到的問題和理解寫出來與大家分享，其中有誤的地方希望大家提出來交流