stm32——AD采集以及DMA

news2025/5/21 10:46:55

        今天继续我们的STM32的内容学习，我使用的单片机是STM32F103VCT6,通过Keil Array Visualization软件来观测AD采样出来的波形。先来看看本次实验用到的硬件知识。

        首先是ADC（Analog-to-Digital Converter）是模拟信号转数字信号的关键组件，用于将来自外部传感器或模拟输入的模拟信号转换为数字形式，以便微处理器或控制器进行数字信号处理。如果大家看我其他文章的话，这个器件就是我们采样需要用到的一个器件。它的功能框图如下。

ADC功能框图

        首先，需要注意的是电压的范围，这也是ADC输入信号的幅值范围[V_{REF-},V_{REF+}],这里我用的电压范围是[0,3]。这样就够了。当然好像也有负的。这里就不做讨论了。其次，就是输入通道，也就是你的采样信号加在哪个地方。每个ADC最多有16个通道。ADC1和ADC2都有16个通道。接下来，这张图就是ADC对应通道的IO口。大家可以参考一下。这个只是STM32F103VET6的ADC的IO分配，具体到单片机大家可以去找参考手册。

         对应的GPIO口要配置成模拟输入模式，即GPIO_Mode_AIN。我使用的是ADC1的4通道，由上图可知，也就是PA4的端口。代码如下。

void GPIO_Configuration(void)
{
    /* 定义 GPIO 初始化结构体 GPIO_InitStructure */
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /* 将 PA.4 设置为模拟输入脚 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

      接下来就是配置ADC了。这里要根据下面的结构体，慢慢配置。包括工作模式，ADC扫描（单通道还是多通道），转换模式的选择，触发方式的选择，对齐格式的选择（左对齐，右对齐等）、ADC采集通道数。当然我建议大家复制粘贴，毕竟结构体打起来太麻烦了，咱们主要学的是原理。结构体如下。

typedef struct
{
  uint32_t ADC_Mode;                      /*!< Configures the ADC to operate in independent or
                                               dual mode. 
                                               This parameter can be a value of @ref ADC_mode */

  FunctionalState ADC_ScanConvMode;       /*!< Specifies whether the conversion is performed in
                                               Scan (multichannels) or Single (one channel) mode.
                                               This parameter can be set to ENABLE or DISABLE */

  FunctionalState ADC_ContinuousConvMode; /*!< Specifies whether the conversion is performed in
                                               Continuous or Single mode.
                                               This parameter can be set to ENABLE or DISABLE. */

  uint32_t ADC_ExternalTrigConv;          /*!< Defines the external trigger used to start the analog
                                               to digital conversion of regular channels. This parameter
                                               can be a value of @ref ADC_external_trigger_sources_for_regular_channels_conversion */

  uint32_t ADC_DataAlign;                 /*!< Specifies whether the ADC data alignment is left or right.
                                               This parameter can be a value of @ref ADC_data_align */

  uint8_t ADC_NbrOfChannel;               /*!< Specifies the number of ADC channels that will be converted
                                               using the sequencer for regular channel group.
                                               This parameter must range from 1 to 16. */
}ADC_InitTypeDef;
 /* 定义 ADC 初始化结构体 ADC_InitStructure */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent·;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE ;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode =  DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2 ;  // 指定 TIM2 的触发输出作为 ADC 触发源
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

       我配置的结构体如上，其他的都无所谓，重要的是这个ADC_ExternalTrigConv的选择。烦的嘞，我也是服了。为什么说它烦，咱们继续写。这里使用的是TIM2外部触发ADC1，捕获比较事件2会产生一个触发信号，使得ADC在上升沿或者是下降沿的触发。也就是TIM2每到捕获比较事件结束后，它就是采一次样。那什么是捕获比较事件？捕获事件：在定时器模块中捕获外部信号的状态变化或时间点。比如，可以捕获外部传感器产生的脉冲信号的上升沿或下降沿；比较事件：通过比较寄存器中的值和计数器的值，触发比较事件。比如，可以在比较寄存器值等于计数器值时触发一个事件。这就需要继续配置我们的TIM2定时器了。配置如下。

void TIM2_Configuration(void)
{ 
    	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
		TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

		//定时器TIM2初始化
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 3515-1; 		//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 1-1; 			//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 		//设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 		//TIM向上计数模式
		TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);			//根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
		TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;		//选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
		TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;		//比较输出使能
		TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period/2;
		TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;		//输出极性:TIM输出比较极性低
		TIM_OC2Init(TIM2, & TIM_OCInitStructure);		//初始化外设TIM2_CH2
	
		TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 			//使能TIM2
}

        这里的OC呢，就是我所说的输出比较事件，竟然我们能用OC，那能不能用IC输入捕获呢？有没有大佬指导一下，孩子没搞出来。O_O

        接下来，就是配置DMA，与常用的USART串口通信一致。DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种无需MCU干预，在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间直接进行数据传输的技术。在传统的数据传输方式中，MCU需要参与每个数据的读取和写入操作，这会消耗大量的MCU资源和时间。而 DMA 控制器可以接管数据传输的任务，直接控制数据在不同存储区域之间的移动，从而大大提高了数据传输的效率，减轻了MCU的负担，使MCU能够同时处理其他任务。换句话说，这个DMA传输数据的时候就是点对点的进行传输，不需要经过MCU，不占用内存。有两个DMA，分别为DMA1和DMA2。DMA1上含有7个通道，DMA2上含有5个通道。其功能框图以及通道的分配图如下。

DMA功能框图
DMA1各个通道的映射
DMA2各个通道的映射

        我用的是ADC1,由上图，所以为DMA1。接下来看看DMA配置，包括外设地址，存储地址，传输方向，传输的数据量，外设是否增量，地址是否增量，外设数据宽度，存储器数据宽度，模式选择，通道优先级，什么到什么的模式。结构体如下。

typedef struct
{
  uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; /*!< Specifies the peripheral base address for DMAy Channelx. */

  uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;     /*!< Specifies the memory base address for DMAy Channelx. */

  uint32_t DMA_DIR;                /*!< Specifies if the peripheral is the source or destination.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_data_transfer_direction */

  uint32_t DMA_BufferSize;         /*!< Specifies the buffer size, in data unit, of the specified Channel. 
                                        The data unit is equal to the configuration set in DMA_PeripheralDataSize
                                        or DMA_MemoryDataSize members depending in the transfer direction. */

  uint32_t DMA_PeripheralInc;      /*!< Specifies whether the Peripheral address register is incremented or not.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_peripheral_incremented_mode */

  uint32_t DMA_MemoryInc;          /*!< Specifies whether the memory address register is incremented or not.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_memory_incremented_mode */

  uint32_t DMA_PeripheralDataSize; /*!< Specifies the Peripheral data width.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_peripheral_data_size */

  uint32_t DMA_MemoryDataSize;     /*!< Specifies the Memory data width.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_memory_data_size */

  uint32_t DMA_Mode;               /*!< Specifies the operation mode of the DMAy Channelx.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_circular_normal_mode.
                                        @note: The circular buffer mode cannot be used if the memory-to-memory
                                              data transfer is configured on the selected Channel */

  uint32_t DMA_Priority;           /*!< Specifies the software priority for the DMAy Channelx.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_priority_level */

  uint32_t DMA_M2M;                /*!< Specifies if the DMAy Channelx will be used in memory-to-memory transfer.
                                        This parameter can be a value of @ref DMA_memory_to_memory */
}DMA_InitTypeDef;

        说到这里就差不多了。接下来，给大家看看一个完整的代码。本次实验整体的思路是通过TIM2外部触发ADC启动，经过DMA进行传输，通过仿真软件来看到我们所要的波形。这里以波形为主，至于采样率这些就不去深究了，大家可以自由发挥。我这里的输入信号为0~3V的正弦信号，采样率约为20.48KHz。至于为什么20.48KHz？大家结合FFT想想为什么？之后告诉大家。完整代码如下。

/*******************************************************************************
* 文件名          : main.c
* 作者            : Losingamong
* 时间			  : 08/08/2008
* 文件描述        : 主函数
********************************************************************************/

/* 头文件    ------------------------------------------------------------------*/

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_adc.h"
#include "stdio.h"
#include "stm32f10x_dma.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
                                      
/* 自定义同义关键字    --------------------------------------------------------*/

/* 自定义参数宏        --------------------------------------------------------*/

/* 自定义函数宏        --------------------------------------------------------*/

/* 自定义变量          --------------------------------------------------------*/
#define ADC1_DR_Address    ((u32)0x40012400 + 0x4c) 

uint16_t AD_Value[512];
uint16_t temp[512];
uint8_t ADC_FLAG;

/* 自定义函数声明      --------------------------------------------------------*/

void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void ADC_Configuration(void); 
void DMA_Configuration(void);
void TIM2_Configuration(void);


/*******************************************************************************
* 函数名		 : main
* 函数描述       : Main 函数
* 输入参数       : 无
* 输出结果       : 无
* 返回值         : 无
*******************************************************************************/
int main (void)
{
    int i = 0;

    /* 设置系统时钟 */
    RCC_Configuration();

    /* 设置 GPIO 端口 */
    GPIO_Configuration();

    /* 设置 ADC */
    ADC_Configuration();

    /* DMA 初始化 */
    DMA_Configuration();

    /* 配置 TIM2 */
    TIM2_Configuration();

    while(1)
    {
        if(ADC_FLAG == 1)
        {
            for(i = 0; i < 512; i++)
            {    
                temp[i] = AD_Value[i];      
            }
            ADC_FLAG = 0;                                
            DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);             
        }
    }
}

/*******************************************************************************
* 函数名	: RCC_Configuration
* 函数描述  : 设置系统各部分时钟
* 输入参数  : 无
* 输出结果  : 无
* 返回值    : 无
*******************************************************************************/
void RCC_Configuration(void)
{
    /* 使能各个用到的外设时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); 
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
}

void TIM2_Configuration(void)
{ 
    	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
		TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	

		//定时器TIM2初始化
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 3515-1; 		//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 1-1; 			//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 		//设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
		TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 		//TIM向上计数模式
		TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);			//根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
		TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;		//选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
		TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;		//比较输出使能
		TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period/2;
		TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;		//输出极性:TIM输出比较极性低
		TIM_OC2Init(TIM2, & TIM_OCInitStructure);		//初始化外设TIM2_CH2
	
		TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 			//使能TIM2

}

/*******************************************************************************
* 函数名  		: GPIO_Configuration
* 函数描述    	: 设置各 GPIO 端口功能
* 输入参数      : 无
* 输出结果      : 无
* 返回值        : 无
*******************************************************************************/
void GPIO_Configuration(void)
{
    /* 定义 GPIO 初始化结构体 GPIO_InitStructure */
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /* 将 PA.4 设置为模拟输入脚 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

/*******************************************************************************
* 函数名  		: ADC_Configuration
* 函数描述    	: 初始化并启动 ADC 转换，由 TIM2 外部触发
* 输入参数      : 无
* 输出结果      : 无
* 返回值        : 无
*******************************************************************************/

void ADC_Configuration(void)
{
    /* 定义 ADC 初始化结构体 ADC_InitStructure */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE ;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode =  DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2 ;  // 指定 TIM2 的触发输出作为 ADC 触发源
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

    /* 设置 ADC1 使用 8 转换通道，转换顺序 1，采样时间为 55.5 周期 */ 
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    /* 使能 ADC1 */
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    /* 复位 ADC1 的校准寄存器 */   
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    /* 等待 ADC1 校准寄存器复位完成 */
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    /* 开始 ADC1 校准 */
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    /* 等待 ADC1 校准完成 */
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
    /* 使能外部触发 启动 ADC1 转换 */ 
    ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE);
	ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);
}

void DMA_Configuration(void)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	//DMA1初始化
	DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;				//ADC1地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&AD_Value; 		//内存地址
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; 				//方向(从外设到内存)
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 512; 						//传输内容的大小
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; 		//外设地址固定
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; 			//内存地址固定
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord ; //外设数据单位
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord ;    //内存数据单位
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular  ; 		//DMA模式：循环传输
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High ; 		//优先级：高
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;   		//禁止内存到内存的传输
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);  //配置DMA1
	
	DMA_ITConfig(DMA1_Channel1,DMA_IT_TC, ENABLE);		//使能传输完成中断

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);
}


void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{	
    if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1)!= RESET)
    {
//         DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE); // 关闭 DMA1 通道 1 和 ADC1
        ADC_FLAG = 1; // ADC1 采集完成标志
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1); // 清除中断标志
    }
}

        结果如下，

        今天就说到这里，下次讲刺激的FFT。

        欲知后事如何，且听下回分解。OVO........

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openstack 一、云的简介1、优势2、类型2.1 根据提供的服务范围2.2 根据提供服务不同 二、openstack核心组件1、核心组件2、nova组件2.1 nova核心进程 3、glance组件4、cinder组件5、neutron组件6、swift组件7、cellometer组件8、keystone组件9、heat组件10、dashboard 一、云的…
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超简单的通配证书签发工具，免费，无需安装任何插件到本地

超简单的通配证书签发工具，免费，无需安装任何插件到本地

常见的acme.sh 或者 lego等工具需要配置&#xff0c;安装不灵活&#xff0c;续签需要配置计划任务&#xff0c;签发单域名证书或者通配证书需要不同的指令和配置&#xff0c;繁琐&#xff0c;如果自己程序想要对接签发证书的api有的不支持&#xff0c;有的用起来繁琐。 最近发…
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性价比高充电宝有哪些？充电宝十大最佳品牌大盘点！

性价比高充电宝有哪些？充电宝十大最佳品牌大盘点！

在如今这个高度数字化的时代&#xff0c;我们的生活离不开各种电子设备&#xff0c;而充电宝作为保障电子设备续航的重要工具&#xff0c;其地位日益凸显。然而&#xff0c;面对市场上琳琅满目的充电宝品牌和产品&#xff0c;要挑选到一款性价比高的充电宝并非易事。在这篇盘点…
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本地部署，Colorizer: 让黑白图像重现色彩的奇迹

本地部署，Colorizer: 让黑白图像重现色彩的奇迹

目录 引言 什么是 Colorizer ​编辑​编辑 Colorizer 的特点 工作原理 应用场景 本地部署 本地运行 实验与结果 结语 Tip&#xff1a; 引言 自摄影术发明以来&#xff0c;黑白图像一直是记录历史和艺术创作的重要手段。然而&#xff0c;黑白图像虽然具备其独特的美…
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idea中打开静态网页端口是63342而不是8080

idea中打开静态网页端口是63342而不是8080

问题&#xff1a; 安装了tomcat 并且也配置了环境&#xff0c;但是在tomcat下运行&#xff0c;总是在63342下面显示。这也就意味着&#xff0c;并没有运行到tomcat环境下。 找了好几个教程&#xff08;中间还去学习了maven&#xff0c;因为跟的教程里面&#xff0c;没有maven,但…
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2024年国企都在用哪些eHR人事系统？（附国企HR系统功能分享）

2024年国企都在用哪些eHR人事系统？（附国企HR系统功能分享）

近年来&#xff0c;国家也一直在寻求国企改革上的突破。但是部分国有企业在经营过程中&#xff0c;出于历史和现实的多重影响&#xff0c;人力资源管理工作迟迟没有较大进展&#xff0c;还存在诸多不适应现代企业发展的弊端存在。随着科技进步&#xff0c;许多国企正转向创新的…
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【昇思25天学习打卡营打卡指南-第二十三天】Pix2Pix实现图像转换

【昇思25天学习打卡营打卡指南-第二十三天】Pix2Pix实现图像转换

Pix2Pix实现图像转换 Pix2Pix概述 Pix2Pix是基于条件生成对抗网络&#xff08;cGAN, Condition Generative Adversarial Networks &#xff09;实现的一种深度学习图像转换模型&#xff0c;该模型是由Phillip Isola等作者在2017年CVPR上提出的&#xff0c;可以实现语义/标签到…
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2024最新版pycharm安装激火教程，附安装包+激huo马，Python教程，pycharm安装包！！

2024最新版pycharm安装激火教程，附安装包+激huo马，Python教程，pycharm安装包！！

PyCharm的安装 PyCharm 是一个专门为 Python 开发者设计的 IDE&#xff0c;它同样具有代码导航、重构、调试和分析等功能。PyCharm 支持多种项目类型&#xff0c;如普通项目、Python 测试项目、Django 项目等&#xff0c;并提供了大量的内置模板和插件&#xff0c;以帮助您更快…
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【项目实战课】大语言模型提示词（Prompt）工程实战

【项目实战课】大语言模型提示词（Prompt）工程实战

欢迎大家来到我们的项目实战课&#xff0c;本期内容是《大语言模型提示词&#xff08;Prompto&#xff09;工程实战》。所谓项目课&#xff0c;就是以简单的原理回顾详细的项目实战的模式&#xff0c;针对具体的某一个主题&#xff0c;进行代码级的实战讲解。 本课程内容 提示词…
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自动化（二正）

自动化（二正）

Java接口自动化用到的技术栈 技术栈汇总&#xff1a; ①Java基础&#xff08;封装、反射、泛型、jdbc&#xff09; ②配置文件解析(properties) ③httpclient&#xff08;发送http请求&#xff09; ④fastjson、jsonpath处理数据的 ⑤testng自动化测试框架重点 ⑥allure测试报…
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