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STM32F429 双通道AD转换采集纯软件查询非中断和DMA方式

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STMCU 发布时间：2020-9-30 09:47

非中断和非DMA方式可以用于特殊场景，比如其它外设占据DMA负担比较重而CPU又比较清闲的时候。


1. STM32F429的AD转换最高12bit
12位分辨率意味着我们采集电压的精度可以达到：Vref /4096。
采集电压 = Vref * ADC_DR / 4096;
Vref：参考电压
ADC_DR：读取到ADC数据寄存器的值
一般使用3.3V为参考电压，则采集到的电压 = ADC_DR*3.3/4096 。



2. STM32F4的ADC转换不需要做程序校准。
这在HAL库里也可以看出来，官方没有HAL_ADCEx_Calibration_Start();这个校准函数。



3. STM32F4的ADC时钟最大36M。
STM32F1为14M，STM32F4快了2倍多。



4. 两个以上通道必须开启scan扫描模式。
ADC_ScanConvMode = ENABLE。
因为转换结果都在同一个寄存器里，所以单个通道转换完成后必须读走数据再启动转换下一个通道。



5. 不使用DMA不需要开连续方式。
ADC_ContinuousConvMode = DISABLE。
连续转换ENABLE后，也就是只需要启动（触发）转换一次，后面就不用再次启动（触发）就可以连续工作了。
单次转换DISABLE：也就是根据一次转换完后需要再次启动（触发）才能工作。



6. 触发方式一般选用软件触发。


7. 对齐方式一般选右对齐。


8. 通道数就是你要转换的通道数量

通道数要和后面的规格组相符合。



9. 设置规则组通道
下面例子是设置 channel5 和 channel8连个通道，开启触发AD转换后，通道5是首先转换的，转换完成后，再次触发转换，就会自动转换通道8。一轮完成后，不需要STOP ADC，可以直接再次触发转换，此时又回到了转换通道5，开始新的循环。

  
  1.   /**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time.
  2.    */
  3. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_5;
  4. sConfig.Rank = 1;
  5. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_15CYCLES;
  6. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  7. {
  8.    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  9. }

  11.    /**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time.
  12.    */
  13. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_8;
  14. sConfig.Rank = 2;
  15. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  16. {
  17.    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  18. }
复制代码

10. 规则组间断模式配置。

如果不使用DMA，这里必须要配置为1，也就是说每触发一次转换一条通道。否则，结果寄存器里只会是本组最后一次转换的通道电压值。具体可以看下图： 20200912230507328.png




11. 其他ADC的基础配置见下面程序代码。


例子中单片机型号为STM32F429VIT6，代码全部经过实测，通过算法滤波，转换精度足够平常使用。而且有人提出多个通道之间会有干扰，此例未发现。选用的未PA5（ADC channel5）和PB0（ADC channel8）两个通道。



一、ADC配置

  1. /* ADC1 init function */
  2. void MX_ADC1_Init(void)
  3. {
  4.   ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;

  6.     /**Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of conversion)
  7.     */
  8.   hadc1.Instance = ADC1;
  9.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;
  10.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
  11.   hadc1.Init.ScanConvMode = ENABLE;
  12.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
  13.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = ENABLE;
  14.   hadc1.Init.NbrOfDiscConversion = 1;
  15.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
  16.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
  17.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  18.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 2;
  19.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
  20.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
  21.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  22.   {
  23.     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  24.   }

  26.     /**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time.
  27.     */
  28.   sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_5;
  29.   sConfig.Rank = 1;
  30.   sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_15CYCLES;
  31.   if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  32.   {
  33.     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  34.   }

  36.     /**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time.
  37.     */
  38.   sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_8;
  39.   sConfig.Rank = 2;
  40.   if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  41.   {
  42.     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  43.   }

  45. }

  47. void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
  48. {

  50.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  51.   if(adcHandle->Instance==ADC1)
  52.   {
  53.   /* USER CODE BEGIN ADC1_MspInit 0 */

  55.   /* USER CODE END ADC1_MspInit 0 */
  56.     /* ADC1 clock enable */
  57.     __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();

  59.     /**ADC1 GPIO Configuration
  60.     PA5     ------> ADC1_IN5
  61.     PB0     ------> ADC1_IN8
  62.     */
  63.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
  64.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
  65.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  66.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  68.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  69.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
  70.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  71.     HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  73.   /* USER CODE BEGIN ADC1_MspInit 1 */

  75.   /* USER CODE END ADC1_MspInit 1 */
  76.   }
  77. }
复制代码

二、滤波算法处理

  1. uint16_t adc_values_ch5[14] = {0};
  2. uint16_t adc_values_ch8[14] = {0};

  4. /*进行单次AD转换，50ms超时*/
  5. uint32_t Perform_single_AD_conversion(void)
  6. {
  7.         HAL_ADC_Start(&hadc1);
  8.         HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);
  9.         uint8_t i=255;
  10.         while (!HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
  11.         {
  12.                 i--;
  13.                 if (i ==0)
  14.                 {
  15.                         break;   //防止AD死循环
  16.                 }
  17.         }
  18.         uint32_t ad_Temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
  19.         return ad_Temp;
  20. }

  22. /*对14次采样的电压按照从小到大进行排序*/
  23. void Sort_ADC_Values(uint16_t *adc_nums)
  24. {
  25.         int i, j, temp, isSorted;  
  26.         //优化算法：最多进行 n-1 轮比较
  27.         for(i=0; i<14-1; i++)
  28.         {
  29.                 isSorted = 1;  //假设剩下的元素已经排序好了
  30.                 for(j=0; j<14-1-i; j++)
  31.                 {
  32.                         if(adc_nums[j] > adc_nums[j+1])
  33.                         {
  34.                                 temp = adc_nums[j];
  35.                                 adc_nums[j] = adc_nums[j+1];
  36.                                 adc_nums[j+1] = temp;
  37.                                 isSorted = 0;  //一旦需要交换数组元素，就说明剩下的元素没有排序好
  38.                         }
  39.                 }
  40.                 if(isSorted) break; //如果没有发生交换，说明剩下的元素已经排序好了
  41.         }       
  42. }
  43. /*去掉2个最大值，2个最小值，剩余10个值求平均数*/
  44. uint16_t Find_Average_ADC_Values(uint16_t *adc_nums)
  45. {
  46.         uint16_t sum = 0;
  47.         for(uint8_t i=2; i<12; i++)
  48.         {
  49.                 sum = sum + adc_nums[i];
  50.         }
  51.         return sum/10;
  52. }

  54. /*软件滤波求出ADC转换平均值*/
  55. uint16_t Software_filtering_ADC(uint16_t *adc_nums)
  56. {
  57.         uint16_t adc_avg = 0;
  58.         Sort_ADC_Values(adc_nums);
  59.         adc_avg = Find_Average_ADC_Values(adc_nums);
  60.         return adc_avg;
  61. }

  63. void Get_Two_Channel_ADC_Votage(void)  
  64. {  
  65.         float votage = 0.0;
  66.         for(uint8_t i=0; i<14; i++)
  67.         {
  68.                 adc_values_ch5[i] = Perform_single_AD_conversion();
  69.                 printf("\r\nadc_values_ch5[%d] = %d\r\n", i,adc_values_ch5[i]);
  70.                 adc_values_ch8[i] = Perform_single_AD_conversion();
  71.                 printf("\r\nadc_values_ch8[%d] = %d\r\n", i,adc_values_ch8[i]);
  72.         }
  73.         HAL_ADC_Stop(&hadc1);

  75.         votage = Software_filtering_ADC(adc_values_ch5)*3.3/4096;
  76.         printf("\r\nPA5采集电压： %f \r\n",votage);
  77.        
  78.         votage = Software_filtering_ADC(adc_values_ch8)*3.3/4096;
  79.         printf("\r\nPB0采集电压： %f \r\n",votage);          
  80. }
复制代码

三、打印输出结果
在main函数的主循环while里调用Get_Two_Channel_ADC_Votage()，即可输出打印结果。

  1. int main(void)
  2. {
  3.   /* USER CODE BEGIN 1 */

  5.   /* USER CODE END 1 */

  7.   /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

  9.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  10.   HAL_Init();

  12.   /* USER CODE BEGIN Init */

  14.   /* USER CODE END Init */

  16.   /* Configure the system clock */
  17.   SystemClock_Config();

  19.   /* USER CODE BEGIN SysInit */

  21.   /* USER CODE END SysInit */

  23.   /* Initialize all configured peripherals */
  24.   MX_GPIO_Init();
  25.   MX_DMA_Init();  
  26.   MX_IWDG_Init();
  27.   MX_ADC1_Init();
  28.   MX_USART1_UART_Init();
  29.   /* Infinite loop */
  30.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  31.   while (1)
  32.   {
  33.         Get_Two_Channel_ADC_Votage();   
  34.         HAL_Delay(2000);       
  35.   /* USER CODE END WHILE */

  37.   /* USER CODE BEGIN 3 */          
  38.          HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);   //看门狗喂狗
  39.   }
  40.   /* USER CODE END 3 */
  41. }
复制代码


2020091223204561.png

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