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STM32中AD采样的三种方法分析

STM32中AD采样的三种方法分析

作者: 呼啦啦的爱 | 来源:发表于2020-07-08 08:52 被阅读0次

      在进行STM32F中AD采样的学习中,我们知道AD采样的方法有多种,按照逻辑程序处理有三种方式,一种是查询模式,一种是中断处理模式,一种是DMA模式。三种方法按照处理复杂方法DMA模式处理模式效率最高,其次是中断处理模式,最差是查询模式,相信很多学者在学习AD采样程序时,很多例程采用DMA模式,在这里我针对三种程序进行分别分析。

      1、AD采样查询模式

      在AD采样查询模式中,我们需要注意的是IO口的初始化配置,这里我采用PA2作为模拟采集的引脚(AIN2)和串口3作为打印输出。

      具体如下:建立一个USART3.C和USART3.H文件,其程序为:

      #include "usart3.h"

      #include "stdarg.h"

      u8 SendBuff[SENDBUFF_SIZE];

      void USART3_Config(void)

      {

      //定义结构体

      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

      USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

      //开启外部时钟

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,

      ENABLE);

      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE );

      // USART3 GPIO config

      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;

      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOAtiNG;

      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

      //USART3 mode config

      USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;

      USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

      USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

      USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

      USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =

      USART_HardwareFlowControl_None;

      USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

      USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);

      USART_Cmd(USART3, ENABLE);

      }

      其次建立一个ADC.C和一个ADC.H文件,其中ADC.C中程序为:

      void ADC1_Init(void)

      {

      ADC1_GPIO_Config();

      ADC1_Mode_Config();

      }

      static void ADC1_GPIO_Config(void)

      {

      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

      //开启外部时钟

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 |

      RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

      //配置PA2引脚

      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

      //配置为模拟输入

      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

      //调用库函数

      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

      }

      static void ADC1_Mode_Config(void)

      {

      //ADC1_ configuration

      ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

      //独立ADC模式

      ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

      //禁止扫描模式

      ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

      //开启连续转换模式

      ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

      //不使用外部触发转换

      ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //采集数据右对齐

      ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //要转换的通道数目1

      ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);

      //配置ADC时钟,为PCLK2的8分频,即9Mhz

      RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);

      //配置ADC1的通道2位55.5个采集周期

      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2, 1,

      ADC_SampleTime_55Cycles5);

      ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);

      //复位校准寄存器

      ADC_ResetCalibration(ADC1);

      //等待校准寄存器复位完成

      while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

      //ADC校准

      ADC_StartCalibration(ADC1);

      while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

      //由于没有使用外部触发,所以使用软件触发ADC转换

      ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);

      }

      然后在主函数main中其程序代码如下:

      int main(void)

      {

      USART3_Config();

      ADC1_Init();

      printf("输入ADC值");

      while(1)

      {

      ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);

      ADC_ConvertedValueLocal =(float)ADC_ConvertedValue/4096*3.3;

      //读取ADC转换的值

      printf("\r\n the current AD value = 0x%04X \r\n",ADC_ConvertedValue);

      printf("\r\n the current AD value = %f V

      \r\n",ADC_ConvertedValueLocal);

      Delay(0xFFFFEE);

      }

      }

      这样采用查询的方法即可以采集ADC的电压值,一个值为16进制转换的值,一个是转换计算的值。说明一下:ADC_ConvertedValue =

      ADC_GetConversionValue(ADC1);

      一定要放在while中,只有这样,采集的ADC电压值才是实时采集的电压值。放在while外面,则采集的电压值为第一次的电压值,且读取的电压值不会变化。对于4096的值来源在于ADC采集的数值是12位ADC,即是2的12次方。

      2、中断查询ADC程序

      对于中断查询采集ADC程序主要是在ADC.C和main函数中有差别。具体ADC.C程序为:

      void ADC1_Init(void)

      {

      ADC1_GPIO_Config();

      ADC1_Mode_Config();

      ADC_NVIC_Config();

      }

      static void ADC_NVIC_Config(void)

      {

      NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_2_IRQn;

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

      NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

      }

      static void ADC1_GPIO_Config(void)

      {

      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

      //开启外部时钟

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 |

      RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

      //配置PA2引脚

      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

      //配置为模拟输入

      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

      //调用库函数

      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

      }

      static void ADC1_Mode_Config(void)

      {

      //ADC1_ configuration

      ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

      //独立ADC模式

      ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

      //禁止扫描模式

      ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

      //开启连续转换模式

      ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

      //不使用外部触发转换

      ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //采集数据右对齐

      ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //要转换的通道数目1

      ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);

      //配置ADC时钟,为PCLK2的8分频,即9Mhz

      RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);

      //配置ADC1的通道2位55.5个采集周期

      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2, 1,

      ADC_SampleTime_55Cycles5);

      ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE); //开启ADC采集中断

      ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);

      //复位校准寄存器

      ADC_ResetCalibration(ADC1);

      //等待校准寄存器复位完成

      while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

      //ADC校准

      ADC_StartCalibration(ADC1);

      while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

      //由于没有使用外部触发,所以使用软件触发ADC转换

      ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);

      }

      对于main函数如下:

      int main(void)

      {

      USART3_Config();

      ADC1_Init();

      printf("输入ADC值");

      while(1)

      {

      ADC_ConvertedValueLocal =(float)ADC_ConvertedValue/4096*3.3;

      //读取ADC转换的值

      printf("\r\n the current AD value = 0x%04X \r\n",ADC_ConvertedValue);

      printf("\r\n the current AD value = %f V

      \r\n",ADC_ConvertedValueLocal);

      Delay(0xFFFFEE);

      }

      }

      void ADC_IRQHandler(void)

      {

      IF (ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) == SET)

      {

      ADC_ConvertedValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);

      }

      ADC_ClearITPendingBit(ADC1, ADC_IT_EOC);

      }

      在引入void ADC_IRQHandler(void)这个中断服务函数之前,一定要进行

      #define ADC_IRQHandler ADC1_2_IRQHandler

      否则中断无法执行,无法进行ADC采集。

      3、DMA模式的ADC采集程序

      采用这种方式的ADC采集程序,其在ADC.C程序为:

      void ADC1_Init(void)

      {

      ADC1_GPIO_Config();

      ADC1_Mode_Config();

      }

      static void ADC1_GPIO_Config(void)

      {

      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

      //开启外部时钟

      RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 |

      RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

      //配置PA2引脚

      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

      //配置为模拟输入

      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

      //调用库函数

      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

      }

      static void ADC1_Mode_Config(void)

      {

      DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

      ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

      DMA_DeInit(DMA1_Channel1);

      DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;

      DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue;

      DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;

      DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1;

      DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;

      DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable;

      DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=

    DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;

      DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;

      DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;

      DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;

      DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;

      DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStructure);

      DMA_Cmd (DMA1_Channel1,ENABLE);

      //ADC1_ configuration

      ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

      //独立ADC模式

      ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

      //禁止扫描模式

      ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

      //开启连续转换模式

      ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

      //不使用外部触发转换

      ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //采集数据右对齐

      ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //要转换的通道数目1

      ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);

      //配置ADC时钟,为PCLK2的8分频,即9Mhz

      RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);

      //配置ADC1的通道2位55.5个采集周期

      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2, 1,

      ADC_SampleTime_55Cycles5);

      ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);

      ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);

      //复位校准寄存器

      ADC_ResetCalibration(ADC1);

      //等待校准寄存器复位完成

      while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

      //ADC校准

      ADC_StartCalibration(ADC1);

      while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

      //由于没有使用外部触发,所以使用软件触发ADC转换

      ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);

      }

      在这里需要对ADC1_DR_Address地址值进行定义,具体定义可以在ADC.H文件中,表现为:#define

    ADC1_DR_Address

      ((u32)0x40012400+0x4c)

      在main中函数为:

      int main(void)

      {

      USART3_Config();

      ADC1_Init();

      printf("输入ADC值");

      while(1)

      {

      ADC_ConvertedValueLocal =(float)ADC_ConvertedValue/4096*3.3;

      //读取ADC转换的值

      printf("\r\n the current AD value = 0x%04X \r\n",ADC_ConvertedValue);

      printf("\r\n the current AD value = %f V

      \r\n",ADC_ConvertedValueLocal);

      Delay(0xFFFFEE);

      }

      }

      通过实际测试,三种程序处理方式得到的结果都是一样,这表明三种方式是可行的。不过后续在具体功能程序设计时,建议采用中断查询或者DMA模式。

      AD的资料暂时没有我就给搞一些pcb以及DMA和中断的资料供大家在学习过程中参考吧

      老司机倾囊相授-PCB大牛修炼秘籍

      http://www.makeru.com.cn/live/3472_1296.html?s=45051

      PADS-PCB原图绘制

      http://www.makeru.com.cn/live/4006_1430.html?s=45051

      (DMA专题讲解)

      http://www.makeru.com.cn/live/1392_1048.html?s=45051

      stm32 如何用DMA搬运数据

      http://www.makeru.com.cn/live/detail/1484.html?s=45051

      (STM32中断系统)

      http://www.makeru.com.cn/live/1392_1124.html?s=45051

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