模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采樣-STM32

模擬看門狗功能允許非常精準(zhǔn)地監(jiān)視一路、多路或所有選中的通道，當(dāng)被監(jiān)視的信號超出預(yù)置的閥值時，將產(chǎn)生中斷。由標(biāo)準(zhǔn)定時器(TIMx)和高級控制定時器(TIM1和TIM8)產(chǎn)生的事件，可以分別內(nèi)部級聯(lián)到ADC的開始觸發(fā)和注入觸發(fā)，應(yīng)用程序能使AD轉(zhuǎn)換與時鐘同步。12位ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器。它有多達18個通道，可測量16個外部和2個內(nèi)部信號源。ADC的輸入時鐘不得超過14MHZ，它是由PCLK2經(jīng)分頻產(chǎn)生。如果被ADC轉(zhuǎn)換的模擬電壓低于低閥值或高于高閥值，AWD模擬看門狗狀態(tài)位被設(shè)置。關(guān)于ADC采樣與DMA關(guān)系，引用網(wǎng)上一段解釋：12位精度，最快1uS的轉(zhuǎn)換速度，通常具備2個以上獨立的ADC控制器，這意味著，STM32可以同時對多個模擬量進行快速采集，這個特性不是一般的MCU具有的。以上高性能的ADC，配合相對比較塊的指令集和一些特色的算法支持，就構(gòu)成了STM32在電機控制上的強大特性。好了，正題，怎末做一個簡單的ADC，注意是簡單的，ADC是個復(fù)雜的問題，涉及硬件設(shè)計，電源質(zhì)量，參考電壓，信號預(yù)處理等等問題。我們只就如何在MCU內(nèi)完成一次ADC作討論。談到ADC，我們還要第一次引入另外一個重要的設(shè)備DMA.DMA是什么東西呢。通常在8位單片機時代，很少有這個概念。在外置資源越來越多以后，我們把一個MCU內(nèi)部分為主處理器和外設(shè)兩個部分。主處理器當(dāng)然是執(zhí)行我們指令的主要部分，外設(shè)則是串口I2CADC等等用來實現(xiàn)特定功能的設(shè)備回憶一下，8位時代，我們的主處理器最常干的事情是什么？邏輯判斷？不是。那才幾個指令計算算法？不是。大部分時候算法都很簡單。事實上，主處理器就是作個搬運工，把USART的數(shù)據(jù)接收下來，存起來把ADC的數(shù)據(jù)接收下來，存起來把要發(fā)送的數(shù)據(jù)，存起來，一個個的往USART里放。為了解決這個矛盾，人們想到一個辦法，讓外設(shè)和內(nèi)存間建立一個通道,在主處理器允許下，讓外設(shè)和內(nèi)存直接讀寫，這樣就釋放了主處理器，這個東西就是DMA。打個比方：一個MCU是個公司。老板就是主處理器員工是外設(shè)倉庫就是內(nèi)存從前倉庫的東西都是老板管的。員工需要原料工作，就一個個報給老板，老板去倉庫里一個一個拿。員工作好的東西，一個個給老板，老板一個個放進倉庫里。老板很累，雖然老板是超人，也受不了越來越多的員工和單子。最后老板雇了一個倉庫保管員，它就是DMA他專門負責(zé)入庫和出庫，只需要把出庫和入庫計劃給老板過目老板說0K,就不管了。后面的入庫和出庫過程，員工只需要和這個倉庫保管員打交道就可以了。閑話，馬七時常想，讓設(shè)備與設(shè)備之間開DMA，豈不更牛X比喻完成。ADC是個高速設(shè)備，前面提到。而且ADC采集到的數(shù)據(jù)是不能直接用的。即使你再小心的設(shè)計外圍電路，測的離譜的數(shù)據(jù)總會出現(xiàn)。那么通常來說，是采集一批數(shù)據(jù)，然后進行處理，這個過程就是軟件濾波。DMA用到這里就很合適。讓ADC高速采集，把數(shù)據(jù)填充到RAM中，填充一定數(shù)量，比如32個，64個MCU再來使用。-----多一句，也可以說，單次ADC毫無意義。下面我們來具體介紹，如何使用DMA來進行ADC操作。初始化函數(shù)包括兩部分，DMA初始化和ADC初始化我們有多個管理員--DMA一個管理員當(dāng)然不止管一個DMA操作。所以DMA有多個ChannelADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;以下是程序分析:程序基于STM32F103VET6，庫函數(shù)實現(xiàn)RCC部分：(忽略系統(tǒng)時鐘配置)〃啟動DMA時鐘RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);〃啟動ADC1時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);GPIO部分：(ADC引腳參見上表)〃ADC_CH10-->PC0GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;〃模擬輸入GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);//PC2GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);ADC1配置：(兩外部輸入，另采樣內(nèi)部溫度傳感器)voidADC1_Configuration(void){ADC_InitTypeDefADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;//轉(zhuǎn)換模式為獨立，還有交叉等非常多樣的選擇ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;//連續(xù)轉(zhuǎn)換開啟ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=3;//設(shè)置轉(zhuǎn)換序列長度為3,三通道ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);//ADC內(nèi)置溫度傳感器使能(要使用片內(nèi)溫度傳感器，切忌要開啟它)ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);//常規(guī)轉(zhuǎn)換序列1：通道10ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_10,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);//常規(guī)轉(zhuǎn)換序列2：通道16(內(nèi)部溫度傳感器)，采樣時間＞2.2us,(239cycles)ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_16,2,ADC_SampleTime_239Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,3,ADC_SampleTime_239Cycles5);〃輸入?yún)?shù)：ADC外設(shè)，ADC通道，轉(zhuǎn)換序列順序，采樣時間//EnableADC1ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//開啟ADC的DMA支持(要實現(xiàn)DMA功能，還需獨立配置DMA通道等參數(shù))ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);//下面是ADC自動校準(zhǔn)，開機后需執(zhí)行一次，保證精度//EnableADC1resetcalibarationregisterADC_ResetCalibration(ADC1);DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=3;//ChecktheendofADC1resetcalibrationregisterwhile(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCI));//StartADC1calibarationADC_StartCalibration(ADC1);//ChecktheendofADC1calibrationwhile(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//ADC自動校準(zhǔn)結(jié)束ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//ADC啟動}DMA配置：(無軟件濾波)voidDMA_Configuration(void){DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;//DMA外設(shè)地址,在頭部定義DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&AD_Value;〃內(nèi)存地址DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;〃外設(shè)至內(nèi)存模式〃BufferSize=2，因為ADC轉(zhuǎn)換序列有2個通道〃如此設(shè)置，使序列1結(jié)果放在AD_Value[0],序列2結(jié)果放在AD_Value[1]〃一次轉(zhuǎn)換三個DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;〃接受一次后，DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;〃接受一次后，設(shè)備地址不后移DMA_InitStructure.DMA_Memorylnc=DMA_Memorylnc_Enable;〃接受一次后,內(nèi)存地址后移DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//每次傳輸半字DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;〃循環(huán)模式開啟，Buffer寫滿后，自動回到初始地址開始傳輸DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular;DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_High;DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStructure);〃配置完成后，啟動DMA通道DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);}此DMA例程用于單次ADC轉(zhuǎn)換，配合軟件濾波可做如下改動：全局聲明：vu16AD_Value[30][3];//AD采樣值vu16After_filter[3];//AD濾波后DMA部分：(帶中斷濾波)voidDMA_Configuration(void){DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&AD_Value;DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;〃BufferSize=2，因為ADC轉(zhuǎn)換序列有2個通道〃如此設(shè)置，使序列1結(jié)果放在AD_Value[O],序列2結(jié)果放在AD_Value[1]DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=90;DMA_InitStructure.DMA_Peripherallnc=DMA_Peripherallnc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_Memorylnc=DMA_Memorylnc_Enable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;〃循環(huán)模式開啟，Buffer寫滿后，自動回到初始地址開始傳輸DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Circular;DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_High;DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStructure);〃配置完成后，啟動DMA通道DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);DMA_ITConfig(DMA1_Channel1,DMA_IT_TC,ENABLE);//使能DMA傳輸完成中斷}NVIC部分：NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=DMA1_Channel1_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;}}}}NVIC_Init(&NVIC_lnitStructure);//EnabletheDMAInterruptNVIC_Init(&NVIC_lnitStructure);//EnabletheDMAInterruptstm32f10x_it.c文件：voidDMA1_Channel1_IRQHandler(void){if(DMA_GetlTStatus(DMA1」T_TC1)!=RESET){filter();DMA_ClearlTPendingBit(DMA1」T_TC1);}}濾波部分：(均值濾波)#defineN30voidfilter(void){intsum=0;u8count,i;for(i=0;i<2;i++){for(count=0;count<N;count++){sum+=AD_Value[count][i];}After_filter[i]=sum/N;sum=0;}}采樣數(shù)據(jù)與實際電壓/溫度轉(zhuǎn)換：u16GetTemp(u16advalue){u32Vtemp_sensor;s32Current_Temp;//ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束以后，讀取ADC_DR寄存器中的結(jié)果，轉(zhuǎn)換溫度值計