模数转换数据采样-STM32

模拟看门狗功能允许非常精准地监视一路、多路或所有选中的通道，当被监视的信号超出预置的阀值时，将产生中断。由标准定时器(TIMx)和高级控制定时器(TIM1和TIM8)产生的事件，可以分别内部级联到ADC的开始触发和注入触发，应用程序能使AD转换与时钟同步。12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。ADC的输入时钟不得超过14MHZ，它是由PCLK2经分频产生。如果被ADC转换的模拟电压低于低阀值或高于高阀值，AWD模拟看门狗状态位被设置。关于ADC采样与DMA关系，引用网上一段解释：12位精度，最快1uS的转换速度，通常具备2个以上独立的ADC控制器，这意味着，STM32可以同时对多个模拟量进行快速采集，这个特性不是一般的MCU具有的。以上高性能的ADC，配合相对比较块的指令集和一些特色的算法支持，就构成了STM32在电机控制上的强大特性。好了，正题，怎末做一个简单的ADC，注意是简单的，ADC是个复杂的问题，涉及硬件设计，电源质量，参考电压，信号预处理等等问题。我们只就如何在MCU内完成一次ADC作讨论。谈到ADC，我们还要第一次引入另外一个重要的设备DMA.DMA是什么东西呢。通常在8位单片机时代，很少有这个概念。在外置资源越来越多以后，我们把一个MCU内部分为主处理器和外设两个部分。主处理器当然是执行我们指令的主要部分，外设则是串口I2CADC等等用来实现特定功能的设备回忆一下，8位时代，我们的主处理器最常干的事情是什么？逻辑判断？不是。那才几个指令计算算法？不是。大部分时候算法都很简单。事实上，主处理器就是作个搬运工，把USART的数据接收下来，存起来把ADC的数据接收下来，存起来把要发送的数据，存起来，一个个的往USART里放。为了解决这个矛盾，人们想到一个办法，让外设和内存间建立一个通道,在主处理器允许下，让外设和内存直接读写，这样就释放了主处理器，这个东西就是DMA。打个比方：一个MCU是个公司。老板就是主处理器员工是外设仓库就是内存从前仓库的东西都是老板管的。员工需要原料工作，就一个个报给老板，老板去仓库里一个一个拿。员工作好的东西，一个个给老板，老板一个个放进仓库里。老板很累，虽然老板是超人，也受不了越来越多的员工和单子。最后老板雇了一个仓库保管员，它就是DMA他专门负责入库和出库，只需要把出库和入库计划给老板过目老板说0K,就不管了。后面的入库和出库过程，员工只需要和这个仓库保管员打交道就可以了。闲话，马七时常想，让设备与设备之间开DMA，岂不更牛X比喻完成。ADC是个高速设备，前面提到。而且ADC采集到的数据是不能直接用的。即使你再小心的设计外围电路，测的离谱的数据总会出现。那么通常来说，是采集一批数据，然后进行处理，这个过程就是软件滤波。DMA用到这里就很合适。让ADC高速采集，把数据填充到RAM中，填充一定数量，比如32个，64个MCU再来使用。-----多一句，也可以说，单次ADC毫无意义。下面我们来具体介绍，如何使用DMA来进行ADC操作。初始化函数包括两部分，DMA初始化和ADC初始化我们有多个管理员--DMA一个管理员当然不止管一个DMA操作。所以DMA有多个ChannelADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;以下是程序分析:程序基于STM32F103VET6，库函数实现RCC部分：(忽略系统时钟配置)〃启动DMA时钟RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);〃启动ADC1时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);GPIO部分：(ADC引脚参见上表)〃ADC_CH10-->PC0GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;〃模拟输入GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);//PC2GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);ADC1配置：(两外部输入，另采样内部温度传感器)voidADC1_Configuration(void){ADC_InitTypeDefADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;//转换模式为独立，还有交叉等非常多样的选择ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;//连续转换开启ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=3;//设置转换序列长度为3,三通道ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);//ADC内置温度传感器使能(要使用片内温度传感器，切忌要开启它)ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);//常规转换序列1：通道10ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_10,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);//常规转换序列2：通道16(内部温度传感器)，采样时间＞2.2us,(239cycles)ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_16,2,ADC_SampleTime_239Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,3,ADC_SampleTime_239Cycles5);〃输入参数：ADC外设，ADC通道，转换序列顺序，采样时间//EnableADC1ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//开启ADC的DMA支持(要实现DMA功能，还需独立配置DMA通道等参数)ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);//下面是ADC自动校准，开机后需执行一次，保证精度//EnableADC1resetcalibarationregisterADC_ResetCalibration(ADC1);DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;//ChecktheendofADC1resetcalibrationregisterwhile(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCI));//StartADC1calibarationADC_StartCalibration(ADC1);//ChecktheendofADC1calibrationwhile(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//ADC自动校准结束ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//ADC启动}DMA配置：(无软件滤波)voidDMA_Configuration(void){DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;//DMA外设地址,在头部定义DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&AD_Value;〃内存地址DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;〃外设至内存模式〃BufferSize=2，因为ADC转换序列有2个通道〃如此设置，使序列1结果放在AD_Value[0],序列2结果放在AD_Value[1]〃一次转换三个DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;〃接受一次后，DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;〃接受一次后，设备地址不后移DMA_InitStructure.DMA_Memorylnc=DMA_Memorylnc_Enable;〃接受一次后,内存地址后移DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//每次传输半字DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;〃循环模式开启，Buffer写满后，自动回到初始地址开始传输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);〃配置完成后，启动DMA通道DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);}此DMA例程用于单次ADC转换，配合软件滤波可做如下改动：全局声明：vu16AD_Value[30][3];//AD采样值vu16After_filter[3];//AD滤波后DMA部分：(带中断滤波)voidDMA_Configuration(void){DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&AD_Value;DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;〃BufferSize=2，因为ADC转换序列有2个通道〃如此设置，使序列1结果放在AD_Value[O],序列2结果放在AD_Value[1]DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=90;DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_Memorylnc=DMA_Memorylnc_Enable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;〃循环模式开启，Buffer写满后，自动回到初始地址开始传输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);〃配置完成后，启动DMA通道DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);DMA_ITConfig(DMA1_Channel1,DMA_IT_TC,ENABLE);//使能DMA传输完成中断}NVIC部分：NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=DMA1_Channel1_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;}}}}NVIC_Init(&NVIC_lnitStructure);//EnabletheDMAInterruptNVIC_Init(&NVIC_lnitStructure);//EnabletheDMAInterruptstm32f10x_it.c文件：voidDMA1_Channel1_IRQHandler(void){if(DMA_GetlTStatus(DMA1」T_TC1)!=RESET){filter();DMA_ClearlTPendingBit(DMA1」T_TC1);}}滤波部分：(均值滤波)#defineN30voidfilter(void){intsum=0;u8count,i;for(i=0;i<2;i++){for(count=0;count<N;count++){sum+=AD_Value[count][i];}After_filter[i]=sum/N;sum=0;}}采样数据与实际电压/温度转换：u16GetTemp(u16advalue){u32Vtemp_sensor;s32Current_Temp;//ADC转换结束以后，读取ADC_DR寄存器中的结果，转换温度值计