《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第三十四章 单通道ADC采集（DMA读取）实验

正点原子运营

第三十四章 单通道ADC采集（DMA读取）实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

本章介绍使用STM32F103的DMA进行单通道的ADC采集。通过本章的学习，读者将学习到DMA、ADC的使用。

本章分为如下几个小节：

34.1 硬件设计

34.2 程序设计

34.3 下载验证

34.1 硬件设计

34.1.1 例程功能

1. LCD上不断刷新显示PA1引脚输入电压采样的数字量和模拟量。

2. LED0闪烁，提示程序正在运行

34.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

2. 正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块

3. ADC3

       Channel1 - PA1

4. DMA2

       Channel5

34.1.3 原理图

本章实验使用的ADC3为STM32F103的片上资源，因此没有对应的连接原理图。

34.2 程序设计

34.2.1 HAL库的ADC驱动

本章实验中使用DAM2 Channel5的外设到存储器模式，将ADC3的转换结果保存到指定的存储器中，其具体的步骤如下：

①：初始化ADC

②：配置ADC通道

③：开始ADC DMA传输

在HAL库中对应的驱动函数如下：

①：初始化ADC

请见第34.2.1小节中初始化ADC的相关内容。

②：配置ADC通道

请见第34.2.1小节中配置ADC通道的相关内容。

③：开始ADC DMA传输

该函数用于开始ADC DMA传输，其函数原型如下所示：

1. HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_DMA(   ADC_HandleTypeDef* hadc,
   
2.                                          uint32_t* pData,
   
3.                                          uint32_t Length);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表34.2.1.1 函数HAL_ADC_Start_DMA()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表34.2.1.2 函数HAL_ADC_Start_DMA()形参描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include"stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     uint16_t buf;
   
5.    
   
6.     /* 开始ADC DMA传输 */
   
7.     HAL_ADC_Start_DMA(&adc_handle, &buf, sizeof(buf) / sizeof(uint16_t));
   
8. }

复制代码

34.2.2 ADC驱动

本章实验的ADC驱动主要负责向应用层提供ADC初始化和启动ADC的DMA采集的函数，同时实现DMA的中断回调函数。本章实验中，ADC的驱动代码包括adc.c和adc.h两个文件。

ADC驱动中，对DMA、GPIO、ADC的相关宏定义，如下所示：

1. #define ADC_DMA_ADCX   ADC3
   
2. #define ADC_DMA_ADCX_CLK_ENABLE()      \
   
3.     do {                                \
   
4.          __HAL_RCC_ADC3_CLK_ENABLE();   \
   
5.     }while (0)
   
6. #define ADC_DMA_ADCX_CHY           ADC_CHANNEL_1
   
7. #define ADC_DMA_ADCX_CHY_GPIO_PORT GPIOA
   
8. #define ADC_DMA_ADCX_CHY_GPIO_PIN  GPIO_PIN_1
   
9. #define ADC_DMA_ADCX_CHY_GPIO_CLK_ENABLE() \
   
10.     do {                                    \
    
11.          __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();      \
    
12.     }while (0)
    
13. #define ADC_DMA_ADCX_DMACX DMA2_Channel5
    
14. #define ADC_DMA_ADCX_DMA_CLK_ENABLE()  \
    
15.     do {                                \
    
16.          __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();   \
    
17.     }while (0)
    
18. #define ADC_DMA_ADCX_DMACX_IRQn        DMA2_Channel4_5_IRQn
    
19. #define ADC_DMA_ADCX_DMACX_IRQHandler  DMA2_Channel4_5_IRQHandler
    
20. ADC驱动中，ADC的初始化函数，如下所示：
    
21. /**
    
22. *@brief   初始化ADC DMA读取
    
23. *@param   memory_base: 读取目标内存基地址
    
24. *@retval  无
    
25. */
    
26. void adc_dma_init(uint32_t memory_base)
    
27. {
    
28.     /* 配置ADC */
    
29.    g_adc_dma_handle.Instance = ADC_DMA_ADCX;
    
30.    g_adc_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    
31.    g_adc_dma_handle.Init.ScanConvMode = DISABLE;
    
32.    g_adc_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
    
33.    g_adc_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 1;
    
34.    g_adc_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    
35.    g_adc_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 1;
    
36.    g_adc_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    
37.    HAL_ADC_Init(&g_adc_dma_handle);
    
38.    
    
39.    g_adc_dma_memory_base = memory_base;
    
40. }
    
41. /**
    
42. *@brief   HAL库ADC初始化MSP函数
    
43. *@param   hadc: ADC句柄
    
44. *@retval  无
    
45. */
    
46. voidHAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
    
47. {
    
48.    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
    
49.    
    
50.     if (hadc->Instance == ADC_DMA_ADCX)
    
51.     {
    
52.          ADC_DMA_ADCX_CLK_ENABLE();
    
53.          ADC_DMA_ADCX_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();
    
54.          ADC_DMA_ADCX_DMA_CLK_ENABLE();
    
55.          
    
56.          /* 初始化ADC采样引脚 */
    
57.          gpio_init_struct.Pin = ADC_DMA_ADCX_CHY_GPIO_PIN;
    
58.          gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    
59.          gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
60.          gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
61.          HAL_GPIO_Init(ADC_DMA_ADCX_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
62.          
    
63.          /* 配置DMA */
    
64.          g_adc_dma_dma_handle.Instance = ADC_DMA_ADCX_DMACX;
    
65.          g_adc_dma_dma_handle.Init.Direction =DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    
66.          g_adc_dma_dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    
67.          g_adc_dma_dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    
68.          g_adc_dma_dma_handle.Init.PeriphDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
    
69.          g_adc_dma_dma_handle.Init.MemDataAlignment =DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
    
70.          g_adc_dma_dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    
71.          g_adc_dma_dma_handle.Init.Priority =DMA_PRIORITY_VERY_HIGH;
    
72.          HAL_DMA_Init(&g_adc_dma_dma_handle);
    
73.          
    
74.          __HAL_LINKDMA(&g_adc_dma_handle, DMA_Handle, g_adc_dma_dma_handle);
    
75.          
    
76.          HAL_NVIC_SetPriority(ADC_DMA_ADCX_DMACX_IRQn, 0, 0);
    
77.          HAL_NVIC_EnableIRQ(ADC_DMA_ADCX_DMACX_IRQn);
    
78.     }
    
79. }

复制代码

从上面的代码中可以看出，该ADC初始化函数初始化了ADC，同时也使能了ADC的DMA请求，并且在HAL库ADC初始化MSP函数中配置了DMA。

ADC驱动中，启动ADC的DMA采集的函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   开启ADC DMA读取
   
3. *@param   length: DMA读取次数
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. voidadc_dma_enable(uint32_t length)
   
7. {
   
8.    HAL_ADC_Stop_DMA(&g_adc_dma_handle);
   
9.    
   
10.    adc_channel_set( &g_adc_dma_handle,
    
11.                      ADC_DMA_ADCX_CHY,
    
12.                      ADC_REGULAR_RANK_1,
    
13.                      ADC_SAMPLETIME_239CYCLES);
    
14.    
    
15.    HAL_ADC_Start_DMA(  &g_adc_dma_handle,
    
16.                          (uint32_t *)g_adc_dma_memory_base,
    
17.                          length);
    
18. }

复制代码

从上面的代码中可以看到，开启ADC的DMA采集就是先配置ADC通道，然后调用函数HAL_ADC_Start_DMA()开始ADC DMA传输。

DAC驱动代码中，ADC转换完成回调函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   HAL库ADC转换完成回调函数
   
3. *@param   hadc: ADC句柄
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. voidHAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
   
7. {
   
8.     if (hadc->Instance == ADC_DMA_ADCX)
   
9.     {
   
10.          g_adc_dma_sta = 1;
    
11.     }
    
12. }

复制代码

ADC转换完成回调函数中可以看到，当ADC转换完成后，便将相应的标志位置1，在应用程序中便可以此来判断ADC的采集是否完成。

34.2.3 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. #define ADC_DMA_BUF_SIZE    50
   
2. uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE];
   
3. extern uint8_t g_adc_dma_sta;
   
4. int main(void)
   
5. {
   
6.     uint16_t adc_result;
   
7.     uint16_t voltage;
   
8.     uint16_t index;
   
9.     uint32_t result_sum;
   
10.    
    
11.    HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */
    
12.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
    
13.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
    
14.    usart_init(115200);                     /* 初始化串口 */
    
15.    led_init();                             /* 初始化LED */
    
16.    lcd_init();                             /* 初始化LCD */
    
17.    adc_dma_init((uint32_t)g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC DMA读取 */
    
18.    
    
19.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
20.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC DMATEST", RED);
    
21.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
22.    
    
23.    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC3_CH1_VAL:0", BLUE);
    
24.    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "ADC3_CH1_VOL:0.000V", BLUE);
    
25.    
    
26.     /* 开启ADC DMA读取 */
    
27.    adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);
    
28.    
    
29.     while (1)
    
30.     {
    
31.          if (g_adc_dma_sta == 1)
    
32.          {
    
33.              g_adc_dma_sta = 0;
    
34.             
    
35.              /* 对DMA读取的多个ADC数据进行均值滤波 */
    
36.              for (result_sum = 0, index=0; index<ADC_DMA_BUF_SIZE; index++)
    
37.              {
    
38.                  result_sum += g_adc_dma_buf[index];
    
39.              }
    
40.              adc_result = result_sum / ADC_DMA_BUF_SIZE;
    
41.              lcd_show_xnum(134, 110, adc_result, 5, 16, 0, BLUE);
    
42.             
    
43.              /* 计算实际电压值（扩大1000倍） */
    
44.              voltage = (adc_result * 3300) / 4095;
    
45.              lcd_show_xnum(134, 130, voltage / 1000, 1, 16, 0, BLUE);
    
46.              lcd_show_xnum(150, 130, voltage % 1000, 3, 16, 0x80, BLUE);
    
47.             
    
48.              adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE);
    
49.          }
    
50.          
    
51.          LED0_TOGGLE();
    
52.          
    
53.          delay_ms(100);
    
54.     }
    
55. }

复制代码

从上面的代码中可以看出，应用代码中定义了一个数组作为DMA传输的目的存储器，随后在完成相关初始化后，就开启ADC的DMA传输，随后便等待DMA传输完成，DMA传输完成后对所有ADC转换的结构进行均值滤波后在LCD上进行显示，同时显示转换的电压模拟量。

34.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上不断地刷新显示ADC3通道1（PA1引脚）采集到电压的数字量和模拟量，此时可以通过杜邦线给PA1引脚接入不同的电压值（注意共地，且输入电压不能超过3.3V，否则可能损坏开发板），可以看到LCD上显示的电压数字量和模拟量也随之改变。