stm32f407的hal库开发-adc（dma）

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文章标签： stm32 单片机 fpga开发
于 2023-09-03 22:28:42 首次发布
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版权 
#ifndef __ADC_H__
#define __ADC_H__
#include "sys.h"

/******************************************************************************/

#define N 100			//每个通道缓存区长度
#define ADC_CHANNELS   	8 //8个转换通道
/******************************************************************************/

extern void MY_ADC_Init(void);		//初始化ADC和DMA;
extern u16 getADC_CH(uint8 channel);//获取某一通道的采样结果，内部使用冒泡排序法，取中间50个求平均值；

#endif
/***********

****************************************************************************************
*名称：	adc.c
*描述：	adc多通道DMA模式数据采集
*作者：	WYP
*接口：	void MY_ADC_Init(void);		初始化ADC和DMA;
	  	uint16 getADC_CH(uint8 channel);获取某一通道的采样结果，内部使用冒泡排序法，取中间50个求平均值；
***************************************************************************************************/
#include "adc.h"

/* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
u16 ADC_ConvertedValue[N][ADC_CHANNELS];

ADC_HandleTypeDef ADC1_Handler;//ADC句柄
DMA_HandleTypeDef  ADC1_DMA_Handler;      //DMA句柄

/***************************************************************************************************
*名称：bubbleSort(u16 a[], u16 n)
*描述：排序
*入口参数：排序数组，排序数量
*出口参数：无
***************************************************************************************************/
void bubbleSort(u16 a[], u16 n){  
	u16 i,j,tmp;
    for( i =0 ; i< n-1; ++i) {  
        for( j = 0; j < n-i-1; ++j) {  
            if(a[j] > a[j+1])  
            {  
                 tmp = a[j] ; a[j] = a[j+1] ;  a[j+1] = tmp;  
            }  
        }  
    }  
} 
/***************************************************************************************************
*名称：	MYDMA_Config()
*描述：	DMA配置
*入口参数：	无
*出口参数：	无
***************************************************************************************************/
void MYDMA_Config(void)
{ 
    __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();//DMA2时钟使能	
    
    //Tx DMA配置
    ADC1_DMA_Handler.Instance=DMA2_Stream0;                            //数据流选择
    ADC1_DMA_Handler.Init.Channel=DMA_CHANNEL_0;                                //通道选择
    ADC1_DMA_Handler.Init.Direction=DMA_PERIPH_TO_MEMORY;             //存储器到外设
    ADC1_DMA_Handler.Init.PeriphInc=DMA_PINC_DISABLE;                 //外设增量模式
    ADC1_DMA_Handler.Init.MemInc=DMA_MINC_ENABLE;                     //存储器增量模式
    ADC1_DMA_Handler.Init.PeriphDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;    //外设数据长度:16位
    ADC1_DMA_Handler.Init.MemDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;       //存储器数据长度:16位
    ADC1_DMA_Handler.Init.Mode=DMA_CIRCULAR;                            //外设普通模式
    ADC1_DMA_Handler.Init.Priority=DMA_PRIORITY_MEDIUM;               //中等优先级
    ADC1_DMA_Handler.Init.FIFOMode=DMA_FIFOMODE_DISABLE;              
    ADC1_DMA_Handler.Init.FIFOThreshold=DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;      
    ADC1_DMA_Handler.Init.MemBurst=DMA_MBURST_SINGLE;                 //存储器突发单次传输
    ADC1_DMA_Handler.Init.PeriphBurst=DMA_PBURST_SINGLE;              //外设突发单次传输
    
    __HAL_LINKDMA(&ADC1_Handler,DMA_Handle,ADC1_DMA_Handler);    //将DMA与ADC1联系起来

	ADC1_DMA_Handler.Instance->PAR = (u32)&ADC1->DR;//外设地址
	ADC1_DMA_Handler.Instance->M0AR = (vu32)ADC_ConvertedValue;
	ADC1_DMA_Handler.Instance->NDTR = 8;
	
    HAL_DMA_DeInit(&ADC1_DMA_Handler);   
    HAL_DMA_Init(&ADC1_DMA_Handler);
	HAL_DMA_Start(&ADC1_DMA_Handler, (u32)&ADC1->DR, (vu32)ADC_ConvertedValue, N*ADC_CHANNELS);
} 


/***************************************************************************************************
*名称：	MY_ADC_Init()
*描述：	配置AD转换，使用ADC1，DMA2，转换8个通道
*入口参数：	无
*出口参数：	无
***************************************************************************************************/
void MY_ADC_Init(void)
{ 
	ADC_ChannelConfTypeDef ADC1_ChanConf;
	
    ADC1_Handler.Instance=ADC1;
    ADC1_Handler.Init.ClockPrescaler=ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;   //4分频，ADCCLK=PCLK2/4=90/4=22.5MHZ
    ADC1_Handler.Init.Resolution=ADC_RESOLUTION_12B;             //12位模式
    ADC1_Handler.Init.DataAlign=ADC_DATAALIGN_RIGHT;             //右对齐
    ADC1_Handler.Init.ScanConvMode=ENABLE;                      //扫描模式？
    ADC1_Handler.Init.EOCSelection=DISABLE;                      //关闭EOC中断
    ADC1_Handler.Init.ContinuousConvMode=ENABLE;                //开启连续转换
    ADC1_Handler.Init.NbrOfConversion=8;                         //8个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1 
    ADC1_Handler.Init.DiscontinuousConvMode=DISABLE;             //禁止不连续采样模式
    ADC1_Handler.Init.NbrOfDiscConversion=0;                     //不连续采样通道数为0
    ADC1_Handler.Init.ExternalTrigConv=ADC_SOFTWARE_START;       //软件触发
    ADC1_Handler.Init.ExternalTrigConvEdge=ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;//使用软件触发
    ADC1_Handler.Init.DMAContinuousRequests=ENABLE;             //开启DMA请求
    HAL_ADC_Init(&ADC1_Handler);                                 //初始化 
	//转换序列
	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_8;
	ADC1_ChanConf.Rank = 1;										//第1个序列，序列1
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);
	
	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_15;
	ADC1_ChanConf.Rank = 2;										//第1个序列，序列2
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_14;
	ADC1_ChanConf.Rank = 3;										//第1个序列，序列3
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_7;
	ADC1_ChanConf.Rank = 4;										//第1个序列，序列4
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_6;
	ADC1_ChanConf.Rank = 5;										//第1个序列，序列5
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_3;
	ADC1_ChanConf.Rank = 6;										//第1个序列，序列6
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_9;
	ADC1_ChanConf.Rank = 7;										//第1个序列，序列6
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	ADC1_ChanConf.Channel = ADC_CHANNEL_5;
	ADC1_ChanConf.Rank = 8;										//第1个序列，序列6
	ADC1_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
	ADC1_ChanConf.Offset = 0;
	HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC1_Handler, &ADC1_ChanConf);

	MYDMA_Config();//初始化并开启DMA
	HAL_ADC_Start_DMA(&ADC1_Handler, (vu32*)&ADC_ConvertedValue, N*ADC_CHANNELS);
}

/***************************************************************************************************
*名称：HAL_ADC_MspInit()
*描述：ADC底层驱动，引脚配置，时钟使能，此函数会被HAL_ADC_Init()调用
*入口参数：ADC句柄
*出口参数：无
***************************************************************************************************/
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();            //使能ADC1时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();			//开启GPIOA时钟
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();			//开启GPIOA时钟
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();			//开启GPIOA时钟
	
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_5;            //PA3,6,7,	5用于测试
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG;     //模拟
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;          //不带上下拉
    HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
	
	GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;            //PB0,1
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
	
	GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5;            //PC4,5
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
}

/***************************************************************************************************
*名称：getAdc()
*描述：读取指定通道AD值，先冒泡排序，然后取中间50个求平均值
*入口参数：通道号channel,取值分为0到（ADC_CHANNELS-1）
*出口参数：AD值
***************************************************************************************************/
u16 getADC_CH(uint8 channel){
	u16 tbuf[N];
	u32 tdat=0;
	u8 ti;
	//判断传入参数是否合法
	if(channel>=ADC_CHANNELS){
		return 0;
	}
	for(ti=0;ti<N;ti++)
	{
		tbuf[ti]=ADC_ConvertedValue[ti][channel];
	}
	bubbleSort(tbuf, N);
	for(ti=25;ti<(N-25);ti++)
	{
		tdat+=tbuf[ti];
	}
	tdat/=50;
	if(tdat<5)
	{
			tdat=0;
	}
    return tdat;
}
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### STM32F407 使用 HAL 库实现 ADC 与 DMA 多通道滤波 对于 STM32F407 来说，在使用 HAL 库进行多通道 ADC 数据采集并结合 DMA 进行高效传输的同时，还可以对这些数据应用简单的滤波算法来提高信号质量。 #### 初始化配置 为了启动基于 HAL 的 ADC 和 DMA 功能，首先需要初始化 ADC 接口以及设置好相应的参数。这通常是在 `MX_ADC3_Init()` 函数之后完成的： ```c // 启动DMA传输 HAL_ADC_Start_DMA(&hadc3, (uint32_t *)ADC3_sampling.adc3_dma_storage, 4 * Filter_width); ``` 这段代码指定了目标存储地址 `(uint32_t *)ADC3_sampling.adc3_dma_storage` 并设定了要传输的数据长度为 `4 * Filter_width` 字节[^1]。 #### 滤波单元设计 当涉及到实际的应用场景时，可能不仅仅满足于原始采样值；而是希望进一步处理得到更加平滑的结果。一种常见的方式是对每次转换后的数值执行某种形式的过滤操作。例如，可以在接收到完整的样本集后计算其平均值得到更为稳定的测量结果： ```c float calculate_average(uint32_t *data, int length){ float sum = 0; for(int i=0;i<length;i++){ sum += data[i]; } return sum / length; } ``` 此函数接受一个指向数组的指针及其大小作为输入，并返回所有元素相加除以数量所得出的均值[^3]。 #### 中断回调机制 一旦所有的转换都已完成，则可以通过定义特定的中断服务程序来进行后续的操作。这里展示了一个典型的例子——每当一次完整的序列结束时触发相应事件处理器： ```c void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) { if(hadc->Instance == ADC1){ // 对应ADC1的相关逻辑... // 计算平均值或其他类型的滤波器运算 // 可能还需要停止当前的DMA活动以便重新开始下一轮周期 HAL_ADC_Stop_DMA(hadc); } // 类似地处理其他ADC实例... } ``` 上述片段展示了如何响应来自指定 ADC 设备的通知消息，并在此基础上实施必要的动作，比如调用之前提到过的求平均数功能[^5]。 #### 完整流程概述 综上所述，整个过程大致如下： - 配置 ADC 和 DMA； - 开始 DMA 转移并将数据存入预分配好的缓冲区； - 当所有预期中的读取完成后进入回调函数内做额外的工作（如滤波）； - 如果有必要的话再次重启这一循环直到应用程序终止运行为止。
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