【ADC】电压采集实验（3）{STM32 ADC 扫描模式 + DMA 循环传输：多通道采集实现}
本文介绍了STM32独立模式多通道ADC采集实验的实现方法。硬件设计上通过排针引出多个ADC通道引脚，需注意引脚独占使用。软件设计采用DMA+ADC多通道连续采样模式，主要步骤包括：初始化ADC引脚为模拟输入、使能时钟、配置DMA传输、设置ADC工作模式等。代码分析展示了三个ADC通道的宏定义配置、GPIO初始化函数以及核心的ADC工作模式配置函数，实现了多通道数据通过DMA自动传输到内存的功能。
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ADC系列文章
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【ADC】电压采集实验（3）{STM32 ADC 扫描模式 + DMA 循环传输：多通道采集实现}
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前言
前面的文章我们已经学习了ADC的定义，框图和结构体成员，还完成了一次《独立模式单通道采集实验》，本文我们将完成《独立模式多通道采集实验》。
一、硬件设计
开发板已通过排针接口把部分 ADC 通道引脚引出，我们可以根据需要选择使用。实际使用时候必须注意保存 ADC 引脚是单独使用的，不可能与其他模块电路共用同一引脚。
二、软件设计
两个 ADC 驱动文件， bsp_adc.h 和 bsp_adc.c，用来存放 ADC 所用IO 引脚的初始化函数以及 ADC 配置相关函数，实际上这两个文件跟单通道实验的文件是非常相似的。
编程要点
- 初始化配置 ADC 目标引脚为模拟输入模式；
- 使能 ADC 时钟和 DMA 时钟；
- 配置 DMA 从 ADC 规矩数据寄存器传输数据到我们指定的存储区；
- 配置通用 ADC 为独立模式，采样 4 分频；
- 设置 ADC 为 12 位分辨率，启动扫描，连续转换，不需要外部触发；
- 设置 ADC 转换通道顺序及采样时间；
- 使能 DMA 请求， DMA 在 AD 转换完自动传输数据到指定的存储区；
- 启动 ADC 转换；
- 使能软件触发 ADC 转换。
代码分析
ADC 宏定义
#define RHEOSTAT_NOFCHANEL 3
/*=====================通道1 IO======================*/
// PB0 通过调帽接电位器
// ADC IO宏定义
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT1 GPIOB
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN1 GPIO_Pin_0
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK1 RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define RHEOSTAT_ADC_CHANNEL1 ADC_Channel_8
/*=====================通道2 IO ======================*/
// PB1 通过调帽接光敏电阻
// ADC IO宏定义
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT2 GPIOB
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN2 GPIO_Pin_1
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK2 RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define RHEOSTAT_ADC_CHANNEL2 ADC_Channel_9
/*=====================通道3 IO ======================*/
// PA6 悬空，可用杜邦线接3V3或者GND来实验
// ADC IO宏定义
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT3 GPIOA
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN3 GPIO_Pin_6
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK3 RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define RHEOSTAT_ADC_CHANNEL3 ADC_Channel_6
// ADC 序号宏定义
#define RHEOSTAT_ADC ADC1
#define RHEOSTAT_ADC_CLK RCC_APB2Periph_ADC1
// ADC DR寄存器宏定义，ADC转换后的数字值则存放在这里
#define RHEOSTAT_ADC_DR_ADDR ((u32)ADC1+0x4c)
// ADC DMA 通道宏定义，这里我们使用DMA传输
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK RCC_AHB1Periph_DMA2
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_CHANNEL DMA_Channel_0
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM DMA2_Stream0
定义多个通道进行多通道 ADC 实验，并且定义 DMA 相关配置。
ADC GPIO 初始化函数
用于 STM32 单片机的函数，核心功能是配置三个 ADC（模数转换）通道对应的 GPIO 引脚为模拟输入模式，专门用于电位器（Rheostat）的 ADC 采样
static void Rheostat_ADC_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/*=====================通道1======================*/
// 使能 GPIO 时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK1,ENABLE);
// 配置 IO
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
//不上拉不下拉
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT1, &GPIO_InitStructure);
/*=====================通道2======================*/
// 使能 GPIO 时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK2,ENABLE);
// 配置 IO
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
//不上拉不下拉
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT2, &GPIO_InitStructure);
/*=====================通道3=======================*/
// 使能 GPIO 时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK3,ENABLE);
// 配置 IO
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
//不上拉不下拉
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT3, &GPIO_InitStructure);
}
配置 ADC 工作模式
STM32 中电位器 ADC 采集的核心配置函数，主要完成了DMA+ADC 多通道连续采样的模式配置，目的是让 ADC 以扫描模式连续采集 3 个电位器通道的模拟信号，并通过 DMA 自动将转换结果搬运到内存中，无需 CPU 干预。
static void Rheostat_ADC_Mode_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
// ------------------DMA Init 结构体参数 初始化--------------------------
// ADC1使用DMA2，数据流0，通道0，这个是手册固定死的
// 开启DMA时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK, ENABLE);
// 外设基址为：ADC 数据寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = RHEOSTAT_ADC_DR_ADDR;
// 存储器地址，实际上就是一个内部SRAM的变量
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)ADC_ConvertedValue;
// 数据传输方向为外设到存储器
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
// 缓冲区大小为，指一次传输的数据量
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RHEOSTAT_NOFCHANEL;
// 外设寄存器只有一个，地址不用递增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
// 存储器地址固定
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
// // 外设数据大小为半字，即两个字节
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
// 存储器数据大小也为半字，跟外设数据大小相同
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
// 循环传输模式
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
// DMA 传输通道优先级为高，当使用一个DMA通道时，优先级设置不影响
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
// 禁止DMA FIFO ，使用直连模式
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
// FIFO 大小，FIFO模式禁止时，这个不用配置
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
// 选择 DMA 通道，通道存在于流中
DMA_InitStructure.DMA_Channel = RHEOSTAT_ADC_DMA_CHANNEL;
//初始化DMA流，流相当于一个大的管道，管道里面有很多通道
DMA_Init(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
// 使能DMA流
DMA_Cmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, ENABLE);
// 开启ADC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_CLK , ENABLE);
// -------------------ADC Common 结构体 参数 初始化------------------------
// 独立ADC模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
// 时钟为fpclk x分频
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
// 禁止DMA直接访问模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
// 采样时间间隔
ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_20Cycles;
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
// -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
// ADC 分辨率
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
// 扫描模式，多通道采集需要
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
// 连续转换
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
//禁止外部边沿触发
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
//外部触发通道，本例子使用软件触发，此值随便赋值即可
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
//数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
//转换通道 1个
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = RHEOSTAT_NOFCHANEL;
ADC_Init(RHEOSTAT_ADC, &ADC_InitStructure);
//---------------------------------------------------------------------------
// 配置 ADC 通道转换顺序和采样时间周期
ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL1, 1,
ADC_SampleTime_3Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL2, 2,
ADC_SampleTime_3Cycles);
ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL3, 3,
ADC_SampleTime_3Cycles);
// 使能DMA请求 after last transfer (Single-ADC mode)
ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
// 使能ADC DMA
ADC_DMACmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
// 使能ADC
ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
//开始adc转换，软件触发
ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC);
}
主函数
这段代码是 STM32 ADC+DMA 采样的主函数，核心功能是：初始化串口和 ADC 采样功能后，在死循环中持续读取 DMA 搬运到内存的 ADC 原始采样值，将其转换为实际电压值，并通过串口打印出 3 个电位器通道的电压（CH1/CH2/CH3）
#include "stm32f4xx.h"
#include "./usart/bsp_debug_usart.h"
#include "./adc/bsp_adc.h"
// ADC转换的电压值通过MDA方式传到SRAM
extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue[RHEOSTAT_NOFCHANEL];
// 局部变量，用于保存转换计算后的电压值
float ADC_ConvertedValueLocal[RHEOSTAT_NOFCHANEL]={0};
static void Delay(__IO uint32_t nCount) //简单的延时函数
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
/**
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
*/
int main(void)
{
/*初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1，中断接收*/
Debug_USART_Config();
Rheostat_Init();
while (1)
{
ADC_ConvertedValueLocal[0] =(float) ADC_ConvertedValue[0]/4096*(float)3.3;
ADC_ConvertedValueLocal[1] =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*(float)3.3;
ADC_ConvertedValueLocal[2] =(float) ADC_ConvertedValue[2]/4096*(float)3.3;
printf("\r\n CH1_C3 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[0]);
printf("\r\n CH2_PA4 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[1]);
printf("\r\n CH3_PA6 value = %f V \r\n",ADC_ConvertedValueLocal[2]);
printf("\r\n\r\n");
Delay(0xffffff);
}
}
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