关键字：过采样

1. 前言

STM32系列MCU中，很多系列集成了硬件过采样单元，通过过采样可以实现对数据的平均 滤波，改善数据的信噪比从而提升采样精度，本文对硬件过采样单元的功能进行介绍，并给出一 个实际的应用案例。

2. 硬件过采样单元

2.1. 整体框架

如上图所示，红色框内所示部分即为ADC中集成的硬件过采样单元，包含数据累加与数据 移位两个部分，最终在ADC结果寄存器中得到的值如下：

N代表过采样次数，M代表平均系数，其与设定的右移位数相关，假设右移x位，则M = 2X。芯片系列不同，N和M的范围不同：

• G4的过采样次数最高256x，原始数据最多可达20bit(12+8)，最多支持右移8位，即M 最大值为256，对应的ADC_DR为16bit，在没有右移的情况下会自动截断，只保留 16bit结果。

• H7的过采样次数最高1024x，原始数据最多可达26bit(16+10)，最多支持右移10位， 即M最大值为1024，对应的ADC_DR为32bit，在没有右移的情况下可从ADC_DR 中 获取全部的26bit结果。

2.2. 过采样工作模式

过采样有两种工作模式，如下图：

• 模式1：正常模式(Normal mode，TROVS = 0)，过采样单元在ADC单次触发下连续 完成所设定的N次采样。

• 模式 2：触发模式(Triggered mode，TROVS = 1)，过采样单元在每次ADC触发下 完成一次采样，需要N次ADC触发，才能完成所设定的N次采样。

过采样过程中，单次采样的时间与普通采样一致。

当Regular通道的过采样被Injected通道中断后，Regular通道采样恢复方式如下：

• 继续模式（continue mode），在该模式下，虽然被injected通道频繁中断，但 Regular通道过采样依旧能够完成。

• 重新开始模式（resumed mode），该模式下，injected通道触发间隔必须大于 Regular通道的过采样时间，否则Regular通道的过采样无法完成。

另外需要注意：

• 当Regular通道和Injected通道同时使能过采样时，Regular通道的恢复模式只能选 择重新开始模式(resumed mode)，如下图所示。

• 当Regular通道工作在过采样触发模式（Triggered mode），Injected通道不能使能 过采样模式，因为通道共用硬件过采样模块，若Injected过采样使能，Regular的值 将丢失。但是可以使用Auto-injected模式，即Regular通道过采样完成后，自动启 动Injected 通道采样，如下图：

3. 应用案例

在某些应用中，需要求输入信号的平均值，比如电源应用中电感电流的平均值，需要在一个 波形周期内对电流进行多次采样，然后取平均值，如下图所示，在这中情况下就可以使用过采样 Triggered 模式来完成。

假设需要在一个波形周期内等间隔采样16次，在设置了过采样为Triggered模式后，还需 要选择合适的ADC触发方式，保证采样能够等间隔的发生。

假设Buck电路或是Boost电路采用固定频率控制，即电感电流信号周期由PWM的周期决 定。可以使用TIM1来产生固定频率的PWM，同时TIM2与TIM1同步，且TIM2的频率为 TIM1的8倍，使用TIM2的更新事件即UEV事件(up-down计数模式下，在0点和PER点都会 产生UEV事件)来触发ADC启动采样，完成一个PWM周期内16次采样，如下图所示。

在CubeMx中的与以上ADC触发方案相关的配置如下：

ADC的配置：

主定时器TIM1的配置：

从定时器TIM2的配置：

4. 小结

本文简单介绍了STM32 ADC过采样功能及注意事项，并给出了一个实例来说明过采样 功能的应用。