CubeMX 实现 STM32F407 ADC_DMA3 通道：中断与轮询模式对比配置

STM32F407 ADC_DMA 3通道配置：中断与轮询模式对比

1. 模式概述

• 中断模式
  当DMA完成数据传输时触发中断，CPU暂停当前任务处理数据。
  公式：中断延迟时间 $t_{int} = t_{isr} + t_{ctx}$
  （$t_{isr}$=中断服务时间，$t_{ctx}$=上下文切换时间）

• 轮询模式
  CPU主动检查DMA传输状态标志位，占用CPU资源但无中断开销。

2. CubeMX配置步骤

公共配置（两种模式相同）：

• ADC设置
  • 启用扫描模式（Scan Mode Enable）
  • 启用连续转换（Continuous Conversion Mode）
  • 设置3个通道的采样时间（如通道0/1/2）
• DMA设置
  • 添加DMA请求（Peripheral To Memory）
  • 数据宽度：半字（Half Word，匹配12位ADC）
  • 存储器地址递增（Memory Increment Enable）

  // 公共初始化代码（CubeMX生成）
  hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
  

模式专属配置：

配置项	中断模式	轮询模式
DMA中断	使能传输完成中断（TCIE）	关闭所有DMA中断
NVIC设置	启用DMAx Streamx全局中断	无需NVIC配置
代码触发方式	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ...)	HAL_ADC_Start(&hadc1) + 轮询状态

3. 代码实现对比

中断模式示例：

// 重写DMA传输完成回调函数
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) {
  uint32_t adc_values[3]; // 存储3通道数据
  // 处理数据（例如FFT计算）
  process_data(adc_values);
}

轮询模式示例：

while (1) {
  HAL_ADC_Start(&hadc1);
  if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK) {
    adc_val[0] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    // 重复读取3个通道
  }
}

4. 性能对比分析

$$ \text{CPU利用率} = \frac{t_{\text{active}}}{t_{\text{total}}} \times 100% $$

• 中断模式

  • ✅ 实时性高（响应延迟$<1\mu s$）
  • ✅ 低空闲CPU占用
  • ❌ 中断冲突风险（需优先级管理）

• 轮询模式

  • ✅ 实现简单（无中断嵌套问题）
  • ✅ 确定性延迟（适合固定周期任务）
  • ❌ CPU利用率高（典型值$>30%$）

5. 选型建议

场景	推荐模式	原因
高速数据采集（>100ksps）	中断	避免轮询导致的采样丢失
低速传感器（<1ksps）	轮询	简化架构，降低中断管理复杂度
多外设协同系统	中断	通过优先级协调资源占用

关键参数公式：
最大采样率 $f_{max} = \frac{1}{t_{conv} \times N}$
（$N$=通道数，$t_{conv}$=单次转换时间）
中断模式支持更接近 $f_{max}$ 的实际采样率。