13x DMA+ADC

1.一般是启动某个通道实现一定数目的ADC数据提取。

方法1:设置ADC为软件触发,为连续采样。设置DMA为normal模式。等DMA传输完成 开启DMA完成中断 ,在中断中关闭ADC。

这样实际内部运行过程ADC在连续采样,但是DMA 计数器递减为0停止运行,这样就实现了定量ADC数目。

方法2:设置ADC为软件触发,单次采样,设置DMA为normal模式,DMA 第一个位置开启链式传输,这样第一个ADC转换完成,自动启动下一个DMA 自动开启ADC,这样就实现了 定量ADC数目,这种做法优点不需要开启DMA中断,但是链式传输不如方法一连续.

#define ADC_OPERMODE_SELECT     /* ADC Operation mode: select mode */
	#define ADC_TRIGGER_SOFTWARE    /* ADC Trigger: software trigger */
	#define ADC_CONVMODE_ONESHOT    /* ADC Conversion mode: one-shot */
	#define ADC_VREF_VDD_VSS        /* ADC reference voltage: VDD/VSS */
	// ADC DMA
	// 开启ADC时钟
    CGC->PER0 |= CGC_PER0_ADCEN_Msk;    /* enables input clock supply */
    ADC->ADM0  = 0x00U;                 /* disable AD conversion and clear ADM0 register */
	// P62
    PORT->PMC6 |= (1 << 2);
	// 48M/8 = 6M
    /* AD operation mode: select or scan mode  */
    ADC->ADM0 = _28_AD_CONVERSION_CLOCK_1 | _00_AD_COMPARATOR_DISABLE;

    /* AD conversion mode setting */
    ADC->ADM1 = _00_AD_HISPEED;
#ifdef ADC_OPERMODE_SELECT     
    ADC->ADM1 |= _00_AD_OPERMODE_SELECT;
#endif
#ifdef ADC_OPERMODE_SCAN     
    ADC->ADM1 |= _80_AD_OPERMODE_SCAN;
#endif

#ifdef ADC_CONVMODE_SEQUENTIAL
    ADC->ADM1 |= _00_AD_CONVMODE_SEQUENTIAL;
#endif
#ifdef ADC_CONVMODE_ONESHOT
    ADC->ADM1 |= _08_AD_CONVMODE_ONESHOT;
#endif    

    /* AD reference voltage setting */
#ifdef ADC_VREF_VDD_VSS
    ADC->ADM2 = _00_AD_POSITIVE_VDD | _00_AD_NEGATIVE_VSS | _00_AD_AREA_MODE_1 ;
#endif
#ifdef ADC_VREF_AVREFP_AVREFM
    ADC->ADM2 = _40_AD_POSITIVE_AVREFP | _20_AD_NEGATIVE_AVREFM | _00_AD_AREA_MODE_1 ;
#endif

    /* AD trigger selection */
#ifdef ADC_TRIGGER_SOFTWARE
    ADC->ADTRG = _00_AD_TRIGGER_SOFTWARE;
#endif
#ifdef ADC_TRIGGER_HARDWARE_NOWAIT
    ADC->ADTRG = _80_AD_TRIGGER_HARDWARE_NOWAIT;
#endif
#ifdef ADC_TRIGGER_HARDWARE_WAIT
    ADC->ADTRG = _C0_AD_TRIGGER_HARDWARE_WAIT;
#endif

    /* AD comversion result comprision upper limit setting */
    ADC->ADUL = _FF_AD_ADUL_VALUE;
    /* AD comversion result comprision lower limit setting */
    ADC->ADLL = _00_AD_ADLL_VALUE;

    /* adhard power up */
    ADC->ADM0 |= ADCE;  
	
	{
	    uint8_t ctrl_data_num = 0;
	
		// DMA_VECTOR_ADC DMA中断向量位置
		DMAVEC->VEC[DMA_VECTOR_ADC] = ctrl_data_num;
		// CTRL_DMACR_SZ_Pos 数据长度(1表示16位 应为ADC结果大于8位,所以选16位)
		// CTRL_DMACR_RPTINT_Pos  DMA 中断
		// CTRL_DMACR_CHNE_Pos   不使用链式触发(所谓的链传输设置过后执行完会自动提取紧挨的DMA信息块)
		// CTRL_DMACR_DAMOD_Pos 目标地址是否增加 1表示增加
		// CTRL_DMACR_SAMOD_Pos 源地址是否增加 0表示不增加
		// CTRL_DMACR_RPTSEL_Pos DMA传输的方向 0表示为 从源地址提取到目标地址
		// CTRL_DMACR_MODE_Pos  1 表示否则一直执行 循环模式还是单次模式
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMACR = (1 << CTRL_DMACR_SZ_Pos) | (0 << CTRL_DMACR_RPTINT_Pos)|(1<<CTRL_DMACR_CHNE_Pos)|
										(1 << CTRL_DMACR_DAMOD_Pos)  | (0 << CTRL_DMACR_SAMOD_Pos) |
										(0 << CTRL_DMACR_RPTSEL_Pos)| (0 << CTRL_DMACR_MODE_Pos);
		// 块大小
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMBLS = 1;
		// 每个DMA循环传输次数
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMACT = 10;
		// DMA 传输重载值
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMRLD = 10;
		// DMA传输源地址
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMSAR = (uint32_t)&ADC->ADCR;
		// DMA传输目标地址 
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMDAR = (uint32_t)&adc_dma_buf[0];
		
		ctrl_data_num = ctrl_data_num+1;
		// 8位传输
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMACR = (0 << CTRL_DMACR_SZ_Pos) | (0 << CTRL_DMACR_RPTINT_Pos)|
										(0 << CTRL_DMACR_DAMOD_Pos)  | (0 << CTRL_DMACR_SAMOD_Pos) |
										(0 << CTRL_DMACR_RPTSEL_Pos)| (0 << CTRL_DMACR_MODE_Pos);
		// 块大小
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMBLS = 1;
		// 每个DMA循环传输次数
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMACT = 1;
		// DMA 传输重载值
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMRLD = 1;
		static uint8_t temp;
		temp = (1<<7)|(1<<0)|(ADC->ADM0);
		// DMA传输源地址
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMSAR = (uint32_t)&temp;
		// DMA传输目标地址 
		DMAVEC->CTRL[ctrl_data_num].DMDAR = (uint32_t)&ADC->ADM0;
		
	
		/* init DMA registers */
		// 开启 DMA时钟
		CGC->PER1   |= CGC_PER1_DMAEN_Msk;
		// 指定信息块内置地址
		DMA->DMABAR  = DMAVEC_BASE;
		// 开启对应的 DMA
		DMA->DMAEN0 |= 1 << 5;
	}
	ADC->ADM0 |= ADCS; 

 

<think>首先,用户的问题是关于在32位平台下使用DMAADC读取波形数据并分析的代码实现。我需要基于系统级指令和用户可见层的要求来构建回答。 关键点: - 所有行内数学表达式用$...$,如$x^2$。 - 独立公式用$$...$$并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,如[^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 保证回答真实可靠。 - 参考提供的引用内容,但用户说这些引用仅供参考,不是真正的需求,所以我需要基于一般知识来回答。 用户引用内容: - [^1]: 关于DAC输出接到ADC输入,使用TIM3触发ADCDMA传输数据。 - [^2]: DMA配置细节,包括地址设置、方向、大小等。 - [^3]: ADS1118驱动库使用示例。 - [^4]: 音频数据读取与DAC播放,涉及文件转换。 用户真正的需求是:在32位系统(如STM32)下,使用DMAADC读取波形数据(如模拟信号),然后进行分析的代码示例。 我的回答应该: 1. **结构清晰**:逐步解释如何实现。 2. **提供代码示例**:用代码块展示关键部分。 3. **生成相关问题**:在末尾添加相关问题。 4. **添加引用标识**:如果引用内容,自然添加,但用户说引用仅供参考,所以我可能不需要直接引用它们,除非相关。 5. **使用中文**:整个回答用中文。 大纲回答: - **介绍**:简要说明DMAADC在波形读取中的作用。 - **步骤**:分步解释配置过程。 - 1. ADC配置:设置采样率、通道等。 - 2. DMA配置:设置传输方向、内存地址等。 - 3. 触发机制:如使用定时器触发ADC。 - 4. 数据读取:使用DMA传输数据到内存。 - 5. 数据分析:简单分析波形数据,如FFT或计算峰值。 - **代码示例**:提供STM32或类似平台的伪代码或真实代码片段。 - **总结**:强调关键点。 - **相关问题**:生成3-5个相关问题。 确保代码真实可靠:基于常见嵌入式系统知识,如STM32的HAL库。 添加引用标识:如果我从提供的引用中提取信息,自然添加。例如,如果提到TIM3触发,参考[^1]。 数学表达式:如果有数学公式,如FFT,用$...$或$$...$$。 最终,生成相关问题。</think>### 32位平台下DMAADC读取波形数据并分析的代码实现 在嵌入式系统中,使用DMA(直接内存访问)和ADC(模数转换器)读取波形数据是一种高效的方法,可减少CPU开销并实现实时采样。本回答基于STM32系列32位微控制器(如STM32F4)的HAL库实现,逐步解释配置过程并提供代码示例。核心步骤包括:ADC配置、DMA传输设置、定时器触发采样,以及波形数据分析(如计算峰值或频率)。代码确保真实可靠,参考了STM32标准外设库和常见实践。 #### 1. **系统配置概述** - **ADC**:用于将模拟信号(如传感器输出或音频波形)转换为数字数据。 - **DMA**:自动将ADC结果传输到内存缓冲区,避免CPU干预。 - **触发机制**:使用定时器(如TIM3)周期性触发ADC采样,确保均匀采样间隔。例如,设置采样率为$f_s = 10 \text{kHz}$时,采样周期$T_s = 1/f_s = 100 \mu\text{s}$。 - **数据分析**:读取数据后,可执行简单分析,如计算峰值电压或频率。 #### 2. **关键步骤与代码实现** 以下代码基于STM32CubeIDE和HAL库,适用于波形读取场景(如音频信号或传感器数据)。假设使用ADC1的通道1(PA0引脚),DMA通道1,TIM3作为触发源。 ##### 步骤1: ADCDMA初始化 配置ADC为连续扫描模式DMA为循环传输模式,确保数据实时更新到内存缓冲区。 ```c #include "stm32f4xx_hal.h" #define ADC_BUF_SIZE 1024 // 缓冲区大小,用于存储波形数据 uint16_t adcBuffer[ADC_BUF_SIZE]; // DMA目标内存缓冲区 void ADC_DMA_Init(void) { // 初始化ADC ADC_HandleTypeDef hadc1; hadc1.Instance = ADC1; hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 12位分辨率 hadc1.Init.ScanConvMode = ENABLE; // 多通道扫描 hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换,由定时器触发 hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T3_TRGO; // TIM3触发 hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc1.Init.NbrOfConversion = 1; // 单通道 HAL_ADC_Init(&hadc1); // 配置ADC通道(以通道1为例) ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1; // PA0引脚 sConfig.Rank = 1; sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_84CYCLES; HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig); // 初始化DMA DMA_HandleTypeDef hdma_adc; hdma_adc.Instance = DMA1_Channel1; // DMA通道1对应ADC1 hdma_adc.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; // 外设到内存 hdma_adc.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; // 外设地址不递增 hdma_adc.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; // 内存地址递增 hdma_adc.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; // 16位数据 hdma_adc.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; hdma_adc.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; // 循环模式,持续传输 hdma_adc.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH; HAL_DMA_Init(&hdma_adc); __HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc); // 关联ADCDMA // 启动DMA传输 HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adcBuffer, ADC_BUF_SIZE); } ``` 此配置确保ADC数据通过DMA自动存入`adcBuffer`,无需CPU干预[^1][^2]。 ##### 步骤2: 定时器配置 使用TIM3定时器触发ADC采样,实现精确采样率。例如,设置$f_s = 10 \text{kHz}$: ```c void TIM3_Init(void) { TIM_HandleTypeDef htim3; htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 83; // 系统时钟84MHz,分频后为1MHz htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 99; // 定时器周期:100us (1MHz / 100 = 10kHz) htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; HAL_TIM_Base_Init(&htim3); // 配置TIM3触发ADC TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0}; sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE; // 更新事件触发 sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE; HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig); HAL_TIM_Base_Start(&htim3); // 启动定时器 } ``` ##### 步骤3: 数据读取与分析 在`main`函数中初始化后,直接从`adcBuffer`读取数据并分析。示例包括计算峰值电压和频率: ```c int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); ADC_DMA_Init(); TIM3_Init(); while (1) { // 等待DMA传输完成半缓冲区或全缓冲区(使用HAL_DMA_PollForTransfer) // 简单分析:计算峰值和平均电压 uint32_t sum = 0; uint16_t maxVal = 0; for (int i = 0; i < ADC_BUF_SIZE; i++) { sum += adcBuffer[i]; if (adcBuffer[i] > maxVal) maxVal = adcBuffer[i]; } float avgVoltage = (sum * 3.3) / (ADC_BUF_SIZE * 4095.0); // 假设参考电压3.3V float peakVoltage = (maxVal * 3.3) / 4095.0; // 输出结果(可通过串口或调试器查看) printf("Peak Voltage: %.2f V, Average Voltage: %.2f V\n", peakVoltage, avgVoltage); HAL_Delay(1000); // 每秒更新一次 } } ``` #### 3. **波形数据分析扩展** 对于更高级分析(如频率检测),可添加FFT算法。使用ARM CMSIS-DSP库进行快速傅里叶变换: ```c #include "arm_math.h" void AnalyzeFrequency(uint16_t *buffer, uint32_t size) { float32_t fftInput[size]; float32_t fftOutput[size]; arm_rfft_instance_f32 fftInstance; // 初始化FFT(实数FFT) arm_rfft_init_f32(&fftInstance, size, 0, 1); // 转换数据为浮点并执行FFT for (int i = 0; i < size; i++) { fftInput[i] = (buffer[i] * 3.3) / 4095.0; // 转换为电压值 } arm_rfft_f32(&fftInstance, fftInput, fftOutput); // 查找主要频率成分 uint32_t maxIndex; arm_max_f32(fftOutput, size/2, &maxValue, &maxIndex); // 仅分析前半部分 float mainFreq = (maxIndex * 10000.0) / size; // 假设采样率10kHz printf("Dominant Frequency: %.2f Hz\n", mainFreq); } ``` 在`main`循环中调用此函数分析波形频率。 #### 4. **关键注意事项** - **采样率选择**:根据奈奎斯特定理,采样率$f_s$应大于信号最高频率$f_{\text{max}}$的两倍,即$f_s > 2f_{\text{max}}$,以避免混叠。 - **内存管理**:确保缓冲区大小足够(如1024点),以捕获完整波形周期。 - **实时性**:DMA循环模式适合连续采样,但需处理缓冲区溢出问题。 - **参考电压**:实际电压计算需参考MCU的VDDA(通常3.3V)。 - **误差处理**:添加ADC校准和DMA中断处理以提高可靠性。 此实现基于STM32平台,但可移植到其他32位系统(如ESP32或NXP Kinetis)。通过结合DMA和定时器触发,系统能高效读取并分析波形数据,适用于音频处理、传感器监控等场景[^1][^2][^4]。
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