CubeMX 实现 STM32F407 ADC_DMA3 通道：低功耗模式下的采集配置

原创于 2025-10-31 16:29:52 发布 · 283 阅读

6 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

STM32F407 ADC_DMA 3通道低功耗采集配置指南

CubeMX 配置步骤

时钟配置
- 系统时钟：使用HSI或HSE，通过PLL配置为168MHz（最大频率）
- ADC时钟：确保不超过36MHz（建议21MHz）
- 低功耗时钟：启用LSI（32kHz）用于RTC唤醒
ADC 配置
- 选择ADC1（或ADC2/ADC3）
- 工作模式：
  - Scan Conversion Mode: Enabled
  - Continuous Conversion Mode: Disabled（单次转换）
  - Discontinuous Conversion Mode: Disabled
- 参数设置：
  - Number Of Conversion: 3
  - External Trigger Conversion Source: Timer Trigger（如TIM2_TRGO）
  - 采样时间：建议15 cycles（平衡速度和精度）
- 通道分配：
  - Rank 1: 通道0（PA0）
  - Rank 2: 通道1（PA1）
  - Rank 3: 通道2（PA2）
DMA 配置
- 添加DMA请求（DMA2 Stream0/4 for ADC1）
- 方向：Peripheral To Memory
- 模式：Circular（循环模式）
- 数据宽度：
  - Peripheral: Half Word
  - Memory: Half Word
- 地址递增：Memory Increment: Enabled
定时器触发配置（TIM2）
- 时钟源：内部时钟
- 触发输出：Trigger Event Selection: Update Event
- 预分频器：PSC = 16800-1（10kHz @168MHz）
- 计数器：ARR = 10000-1（1Hz采样率）
低功耗模式配置
- 电源控制：启用PWR外设
- 唤醒源：启用RTC唤醒中断
- NVIC设置：
  - 开启TIM2中断
  - 开启DMA2_Stream0中断
  - 开启RTC唤醒中断

关键代码实现

/* 全局变量 */
volatile uint8_t adc_done = 0;
uint16_t adc_buffer[3];  // DMA存储区

/* 回调函数 */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) {
  adc_done = 1;  // 标记转换完成
}

/* 主函数 */
int main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_ADC1_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_TIM2_Init();
  
  HAL_TIM_Base_Start(&htim2);  // 启动定时器
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_buffer, 3);  // 启动ADC-DMA

  while (1) {
    if (adc_done) {
      // 处理数据（示例：求和）
      uint32_t sum = adc_buffer[0] + adc_buffer[1] + adc_buffer[2];
      adc_done = 0;
      
      // 进入停止模式（等待RTC唤醒）
      HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
      SystemClock_Config();  // 唤醒后重新配置时钟
    }
  }
}

低功耗优化策略

电源模式选择
- 运行模式：采集时全速运行（<1ms）
- 停止模式：采集间隙进入STOP模式（功耗~20μA）
- 唤醒源：RTC定时唤醒（如1秒间隔）

外设管理

// 进入停止模式前
HAL_ADC_Stop_DMA(&hadc1);
HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);

// 唤醒后恢复
HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_buffer, 3);

时钟优化
- 停止模式下关闭高速时钟
- 使用MSI（内部低速时钟）维持RTC
- 唤醒后自动切回PLL时钟

注意事项

DMA冲突避免
- 确保DMA缓冲区大小匹配通道数
- 使用__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_adc1)安全停止DMA

ADC校准

HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);  // 上电后校准

功耗测试
- 运行模式：~20mA @168MHz
- 停止模式：~20μA（关闭所有外设）
- 转换期间：增加~1mA（12位分辨率）

完整工程需在CubeMX中生成后添加低功耗逻辑，实测功耗可能因PCB设计略有差异。建议使用STOP模式+RTC唤醒组合实现最优功耗平衡。