STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换

目录

1、准备材料

2、实验目标

3、二重ADC转换

3.0、前提知识

3.1、CubeMX相关配置

3.1.1、时钟树配置

3.1.2、外设参数配置

3.1.3、外设中断配置

3.2、生成代码

3.2.1、外设初始化调用流程

3.2.2、外设中断调用流程

3.2.3、添加其他必要代码

4、常用函数

5、烧录验证

5.1、实验具体流程

5.2、实验现象

6、三重ADC转换

6.1、CubeMX相关配置

6.2、添加其他必要代码

6.3、实验现象

7、注释详解

8、参考资料


1、准备材料

开发板(正点原子stm32f407探索者开发板V2.4)

STM32CubeMX软件(Version 6.10.0)

野火DAP仿真器

keil µVision5 IDE(MDK-Arm)

CH340G Windows系统驱动程序(CH341SER.EXE)

XCOM V2.6串口助手

三个滑动变阻器

2、实验目标

使用STM32CubeMX软件配置STM32F407开发板的ADC实现多重ADC采集,具体为使用ADC1_IN5、ADC2_IN6实现二重ADC采集,使用ADC1_IN5、ADC2_IN6和ADC3_IN5实现三重ADC采集

3、二重ADC转换

3.0、前提知识

STM32F407的三个ADC可以组合实现多重ADC采集,当仅仅开启一个ADC时,该ADC只能工作在独立模式;当同时启动ADC1和ADC2,则以ADC1为主器件,ADC2为从器件可以工作在双重ADC采集模式下;当同时启动ADC1/2/3,则以ADC1为主器件,ADC2/3为从器件可以工作在三重ADC采集模式下;

在多重 ADC 模式下可实现以下几种模式,①二/三重注入同时模式 + 规则同时模式、②二/三重规则同时模式 + 交替触发模式、③二/三重注入同时模式、④二/三重规则同时模式、⑤二/三重交替模式和⑥二/三重交替触发模式,本实验我们只介绍二/三重规则同时模式,如下图所示为CubeMX配置中可选的所有模式

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第1张图片

工作在多重ADC模式下的DMA请求拥有三种DMA模式,这里只介绍DMA access mode 1/2,不会涉及DMA access mode 3,二重规则同时模式ADC采集时只能选择DMA access mode 2,三重规则同时模式ADC采集时只能选择DMA access mode 1

下面请读者重点理解采集完成的数据是如何通过DMA存入用户定义好的数组中的!

当ADC工作在二重规则同时模式下,此时DMA模式为DMA access mode 2,在ADC1或ADC2转换事件结束时,会生成一个32位DMA传输请求,此请求会将存储在 ADC_CDR 32 位寄存器高位半字中的 ADC2 转换数据传输到SRAM,然后将存储在ADC_CCR低位半字中的ADC1转换数据传输到 SRAM,也就是说我们只需定义一个包含一个元素的uint32_t DataBuffer[1]数组,每次从高16位读取ADC2采集的数据,从低16位读取ADC1采集的数据即可

当ADC工作在三重规则同时模式下,此时DMA模式为DMA access mode 1,在ADC1、ADC2或ADC3转换事件结束时,会生成三个32位DMA传输请求,之后会发生三次从 ADC_CDR 32 位寄存器到SRAM的传输:首先传输 ADC1 转换数据,然后是 ADC2 转换数据,最后是 ADC3 转换数据,也就是说我们需定义一个包含三个元素的uint32_t DataBuffer[3]数组,其中第一个元素DataBuffer[0]表示ADC1采集的数据,第二个元素DataBuffer[1]表示ADC2采集的数据,第三个元素DataBuffer[2]表示ADC3采集的数据

上述描述如下图所示(注释1)

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第2张图片

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第3张图片

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第4张图片

如下图所示为多重ADC框图,当工作在二重ADC时不存在ADC3,ADC1/2/3三个ADC只有ADC1为主ADC,当以多重ADC工作时,只需要配置主ADC的DMA传输,从ADC无需设置,在启动多重ADC采集时也只能以DMA方式启动主ADC,从ADC以普通方式启动即可,不能将从ADC也以DMA方式启动,多重ADC采集的数据均会存入32位的通用规则数据寄存器中

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第5张图片

3.1、CubeMX相关配置

请阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”实验3.4.1小节配置RCC和SYS

3.1.1、时钟树配置

系统时钟树配置均设置为STM32F407总线能达到的最高时钟频率,具体如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第6张图片

3.1.2、外设参数配置

本实验需要需要初始化USART1作为输出信息渠道,具体配置步骤请阅读“STM32CubeMX教程9 USART/UART 异步通信”

设置TIM3通用定时器溢出时间100ms,外部触发事件选择更新事件,参数详解请阅读“STM32CubeMX教程6 TIM 通用定时器 - 生成PWM波”实验,具体配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第7张图片

在Pinout & Configuration页面左边功能分类栏目Analog中单击其中ADC1,勾选IN5通道,在下方的参数设置将ADC模式修改为Dual regular simultaneous mode only,DMA模式选择DMA access mode 2(需要启用ADC2通道才可以选择二重ADC采集模式),并且使能DMA连续转化请求(需要先增加DMA请求才可以使能),其他参数与“STM32CubeMX教程13 ADC - 单通道转换”实验均保持一致,具体配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第8张图片

单击Configuration中的DMA Settings选项卡对ADC1的DMA请求进行设置,所有配置均与“STM32CubeMX教程14 ADC - 多通道DMA转换”实验保持一致,具体配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第9张图片

在Pinout & Configuration页面左边功能分类栏目Analog中单击其中ADC2,勾选IN6通道,注意除通道外所有参数配置必须与ADC1保持一致,否则ADC采集将出现错误,具体配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第10张图片

3.1.3、外设中断配置

在Pinout & Configuration页面左边System Core/NVIC中勾选DMA2 Stream0 全局中断,然后选择合适的中断优先级即可,具体配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第11张图片

3.2、生成代码

请阅读 “STM32CubeMX教程1 工程建立”实验3.4.3小节配置Project Manager

单击页面右上角GENERATE CODE生成工程

3.2.1、外设初始化调用流程

请阅读“STM32CubeMX教程14 ADC - 多通道DMA转换”实验“3.2.1、外设初始化调用流程”小节

3.2.2、外设中断调用流程

请阅读“STM32CubeMX教程14 ADC - 多通道DMA转换”实验“3.2.2、外设中断调用流程”小节

3.2.3、添加其他必要代码

在adc.c中重新实现ADC转换完成回调函数HAL_ADC_ConvCpltCallback(),具体代码如下所示

源代码如下

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
    /*定时器中断启动DMA二重ADC转换*/
    uint32_t Volt1,Volt2;
    uint32_t adcValue=DataBuffer[0];	

    /*从低16位取出ADC1采集数据*/
    uint32_t ADC1_val=adcValue & 0x0000FFFF;	
    Volt1=3300*ADC1_val;	
    Volt1=Volt1>>12;		
	
    /*从高16位取出ADC2采集数据*/
    uint32_t ADC2_val=adcValue & 0xFFFF0000;
    ADC2_val= ADC2_val>>16;
    Volt2=3300*ADC2_val;
    Volt2=Volt2>>12;		
    
    printf("Volt1:%d, Volt2:%d\r\n",Volt1,Volt2);
}

在主函数main中启动二重ADC转化,一些全局变量定义及启动源代码如下

/*main.c全局变量定义*/
uint32_t DataBuffer[BATCH_DATA_LEN];

/*main.h变量声明*/
#define BATCH_DATA_LEN 1
extern uint32_t DataBuffer[BATCH_DATA_LEN];

/*ADC启动代码*/
HAL_ADC_Start(&hadc2);
HAL_ADCEx_MultiModeStart_DMA(&hadc1,DataBuffer,BATCH_DATA_LEN);
HAL_TIM_Base_Start(&htim3);

为什么二重ADC转化下DMA要将数据传输到uint32 DataBuffer[1]?

二重ADC转化下DMA模式为DMA access mode 2,在该模式下ADC1转换完成的数据会传输到32位的 DataBuffer[0] 的低16位,而ADC2转换完成的数据会传输到32位的 DataBuffer[0] 的高16位

4、常用函数

/*多重ADC以DMA方式启动*/
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_MultiModeStart_DMA(ADC_HandleTypeDef *hadc, uint32_t *pData, uint32_t Length)

5、烧录验证

5.1、实验具体流程

“USART1配置 -> TIM3定时器及触发源配置 -> ADC1/2通道参数配置 -> ADC1的DMA传输参数配置 -> DMA2 Stream0全局中断配置 -> 重新实现DMA传输完成回调函数HAL_ADC_ConvCpltCallback() -> 主函数中启动触发源定时器及以多重ADC采集DMA方式启动”

5.2、实验现象

烧录程序,单片机上电之后,串口不断的输出ADC1_IN5、ADC2_IN6的采集值,笔者将两个滑动变阻器按照ADC1_IN5、ADC2_IN6的顺序,分别从一端缓慢拧到另一端,可以从串口输出的数据看到,三个通道采集到的ADC数据从最小值0慢慢变到最大4095

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第12张图片

6、三重ADC转换

6.1、CubeMX相关配置

在Pinout & Configuration页面左边功能分类栏目Analog中单击其中ADC3,勾选IN5通道,所有参数与二重ADC转换ADC2参数一致,在配置ADC1为三重ADC规则通道采集时ADC3的触发源参数会消失,因此无需理会,具体ADC3参数配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第13张图片

在Pinout & Configuration页面左边功能分类栏目Analog中单击其中ADC1,将其模式修改为Triple regular simultaneous mode only,DMA模式修改为DMA access mode 1,其他参数与二重ADC转换ADC1参数一致,其他ADC2的配置、ADC1 DMA的配置和NVIC的设置均与二重ADC采集一致,具体ADC1参数配置如下图所示

STM32CubeMX教程15 ADC - 多重ADC转换_第14张图片

6.2、添加其他必要代码

/*main.c全局变量定义*/
uint32_t DataBuffer[BATCH_DATA_LEN];

/*main.h变量声明*/
#define BATCH_DATA_LEN 3
extern uint32_t DataBuffer[BATCH_DATA_LEN];

/*主函数中ADC启动代码*/
HAL_ADC_Start(&hadc2);
HAL_ADC_Start(&hadc3);
HAL_ADCEx_MultiModeStart_DMA(&hadc1,DataBuffer,BATCH_DATA_LEN);
HAL_TIM_Base_Start(&htim3);

/*adc.c中重新实现转换完成中断回调*/
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
    /*定时器中断启动DMA三重ADC转换*/
    uint32_t val=0,Volt=0;
    for(uint8_t i=0;i>12;
        printf("ADC%d, val:%d, Volt:%d\r\n",i,val,Volt);
    }
    printf("\r\n");
}

为什么三重ADC转化下DMA要将数据传输到uint32 DataBuffer[3]?

二重ADC转化下DMA模式为DMA access mode 1,在该模式下ADC1转换完成的数据会传输到32位的 DataBuffer[0],ADC2转换完成的数据会传输到32位的 DataBuffer[1],ADC3转换完成的数据会传输到32位的 DataBuffer[2]

6.3、实验现象

烧录程序,单片机上电之后,串口不断的输出ADC1_IN5、ADC2_IN6和ADC3_IN5的采集值,笔者将三个滑动变阻器按照ADC1_IN5、ADC2_IN6和ADC3_IN5的顺序,分别从一端缓慢拧到另一端,可以从串口输出的数据看到,三个通道采集到的ADC数据从最小值0慢慢变到最大4095

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7、注释详解

注释1:图片来源STM32F4xx中文参考手册

8、参考资料

主要参考STM32Cube高效开发教程(基础篇)320页14.6小节实验

笔者认为该章节提到一个BUG其实是错误的,从ADC不应该以DMA方式启动,也无需在STM32CubeMX生成的工程代码中手动修改DMAContinuousRequests为ENABLE

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你可能感兴趣的:(stm32,单片机,嵌入式硬件)