STM32学习笔记(七) ADC模数转换测电平(普通和DMA模式)

　 嵌入式系统在微控制领域(温度，湿度，压力检测，四轴飞行器)中占据着重要地位，这些功能的实现是由微处理器cpu(如stm32)和传感器以及控制器共同完成的，而连接他们，使它们能够互相正常交流的正是本小节要讲诉的模块，ADC模数转换外设。下面从最简单的实验说起，逐渐深入了解这个外设。

本次ADC模数转换设计实现并不复杂，步骤可简化为以下三步：

　 1. 接收板上电位器的输入电压

2. 经过A/D转换获得数字量，并传送给cpu

3. 通过串口在PC机上输出。

解析上面三个步骤，分析要求，就会发现ADC、GPIO、USART以及RCC模块就是本次实验所需要的用到的外设，因为除ADC模块，其它外设前面已经学习和实践了，那么理解和学习ADC模块，就可开始程序的设计实现了。

　 根据stm32f系列微控制器手册ADC章节

   

ADC转换的后数字量为12位(分辨率),在参考开发板用户手册和原理图，可知电位器的端口为PC0，输入电压范围0~3.3V，可知精度为3.3/(2^12)V.

查询stm32f107的引脚定义分配，可知PC0对应ADC12_IN10，也就是说采集电位器电压用ADC1和ADC2都可以，但必须采用通道10。

目前来说，用库函数操作可以避免出现漏错，因此我还是推荐使用库函数配置寄存器，但是了解库函数的含义还是十分有必要的：

typedef struct
{
　　u32  ADC_Mode;                          　　//明确ADC1和ADC2的工作方式，独立或其它组合

　　FunctionalState  ADC_ScanConvMode;  　　　　//通道工作方式，单通道还是多通道（扫描）

　　FunctionalState  ADC_ContinuousConvMode;　 //工作在连续还是单次模式(ADC转换工作在连续模式

　　u32 ADC_ExternalTrigConv;         　　　　　//A/D转换启动规则

　　u32  ADC_DataAlign;                    　　//判断转换数据的对齐方式

　　u8  ADC_NbrOfChannel;                  　　//明确规则转换通道的具体数目1~16

}ADC_InitTypeDef

了解上述结构体代表含义，下面就可以初始化相关寄存器实现ADC外设的配置：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_DeInit(ADC1); 

//ADC模块外设时钟需在APB2时钟基础上设置，决定单个周期的时钟长度(因为ADC时钟不能大于14MHZ，注意)
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);    
//使能ADC对应GPIO口,外设区域及复用功能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_ADC1, ENABLE);

//初始化ADC模块对应GPIO
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_ADC1_Pin;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIO_ADC1, &GPIO_InitStructure);

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                                //ADC1和ADC2工作在独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;                                      //工作在扫描模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;                                //转换工作在连续模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件触发，启动需调用ADC_Cmd程序
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                            //ADC数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = ;                                           //ADC通道数目为1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

//指定ADC转换的通道和转换周期
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, , ADC_SampleTime_55Cycles5);

#ifdef USE_ADC1_DMA_PER
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);                 //ADC1 DMA请求使能
#endif

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                       //ADC1使能

ADC_ResetCalibration(ADC1);                  //重置ADC1校准寄存器
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1))       //等待ADC1校准寄存器重置完成
{
}
ADC_StartCalibration(ADC1);                  //ADC1进入校准状态
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1))        //等待ADC1校准完成
{
}

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);      //ADC1软件触发方式启动

这里有一个重要知识点：ADC通道的规则组和注入组

在AD转换中，规则组定义的是ADC扫描通道的顺序，按照规则组配置时的采样顺序从小到大依次扫描ADC通道，而注入组的优先级高于规则组，当注入组转换触发时就打断规则组的扫描而执行注入组的通道扫描，具体流程类似于中断中的抢占。本次ADC的转换仅仅使用到一个端口，这些不用考虑，但是在多通道AD/DA采集时，规则组和注入组要根据实际情况进行配置。

注意：配置通道的规则组和注入组是一定要在使能ADC转换之前的。

完成了初始化后，剩下的就简单了，只要获得ADC处理后的数字量，在转换成整形变量，就可以通过串口发送接收了，如下：

//直接获得当前ADC转换后的值，转换并输出，CPU参与传送
ADValue = ADC_GetConversionValue(ADC1);
Precent = (ADValue*/0x1000);
Voltage = Precent*;
printf("\r\n\n ADCConvertedValue is 0x%x, Percent is %d%%, voltage is %d.%d%dV",
      ADValue,Precent,Voltage/,(Voltage%)/,(Voltage%)/);
printf("\r\n ADC output");

ARM_DELAY();

注意：使用了printf函数作为输入输出时，包含头文件#include ”stdio.h” ；Target下要选择use MicroLib，否则是不会有输出的（串口章节已经说明，重要）。

如此便实现了电位记电压的采集和输出，不过这并不是结束，因为今天我们还要学习另一个同样用途广泛的外设-DMA模块。

首先我们要知道DMA是干什么的？DMA模块的主要作用是将内存或者外设中的数据自由移动，而不需要cpu的参与，同时通过存储指针的自偏移，实现大量数据的顺序存储(这一点在通讯领域具有重要意义）。和上面一样，学习DMA，肯定首先查询手册了：

、

从这上面我们可以得出，ADC1对应的传输通道为通道1，在了解下面的结构体后：

typedef struct
{
　　u32 DMA_PeripheralBaseAddr;     //定义的外设基地址
　　u32 DMA_MemoryBaseAddr;         //定义的内存基地址
　　u32 DMA_DIR;                    //外设作为数据传输的来源还是目的地
　　u32 DMA_BufferSize;             //DMA通道的 DMA缓存的大小,单位为数据单位
　　u32 DMA_PeripheralInc;          //外设地址寄存器递增或不变
　　u32 DMA_MemoryInc;              //内存地址寄存器递增或不变
　　u32 DMA_PeripheralDataSize;     //外设数据宽度
　　u32 DMA_MemoryDataSize;         //内存数据宽度
　　u32 DMA_Mode;                   //DMA缓存工作方式
　　u32 DMA_Priority;               //DMA工作优先级
　　u32 DMA_M2M;                    //DMA工作是内存到内存，还是外设到内存
} DMA_InitTypeDef;

我们可以得出以下结论：

定义uint16_t  ADCConvertedValue; //接收内存地址

1.外设基地址为(uint32_t)&(ADC1->DR)

2.数据来源于ADC外设，传送地址为内存

3.工作在循环模式，且外设和内存地址都不自增

4.数据传输使用DMA1的通道1

按照上面的结构体依此配置DMA_InitStructrue的各项参数，初始化如下:

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Channel1);                                                  //复位ADC1对应DMA通道DMA1_Channel1

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr =(uint32_t)&(ADC1->DR);            //ADC1规则组转换值寄存器地址作为基地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADCConvertedValue;        //数据传输至内存的基地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                          //外设作为数据来源地
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ;                                       //可增加地址的的长度
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;            //外设地址不允许自增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable;                    //内存地址不允许自增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //外设数据为半字16bit
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;         //内存数据为半字16bit
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                             //DMA工作在循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;                         //DMA请求优先级高
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                                //DMA是外设到内存传递
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);                                  

DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);                                             /*DMA使能*/

同时在main函数中添加：

//将DMA从ADC处传送的数字量经过处理，转换并输出，DMA控制器用于传送
ADCConvertedValueLocal = ADCConvertedValue;
Precent = (ADCConvertedValueLocal*/0x1000);
Voltage = Precent*;
printf("\r\n\n ADCConvertedValue is 0x%x, Percent is %d%%, voltage is %d.%d%dV",
       ADCConvertedValueLocal,Precent,Voltage/,(Voltage%)/,(Voltage%)/);
printf("\r\n ADC DMA output");

如此便实现了通过ADC通过DMA的传输。

实验现象如下图：

代码下载：http://files.cnblogs.com/files/zc110747/5.ADC-DMA.7z

以下来自外部资料及个人总结，希望对理解DMA模块有用处：

1.DMA传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间，这部分是由DMA控制器实现的，不需要依靠CPU的大量的数据采集传送，节省cpu资源。

2.DMA工作包含四个过程

DMA请求-〉DMA响应-〉DMA传输-〉DMA结束

3.DMA传送方式有以下三种

(1)停止CPU访内存

当外围器件有一批数据需要传送时，DMA给CPU发送停止信号，CPU停止访问内存，释放相关总线控制权，DMA获得总线控制权后开始传递数据，完成后将总线控制权交给CPU。一次DMA传送结束。

优点：控制简单，用于速率很高的组传送

缺点：内存的效能没有发挥，一部分时间内存处于空闲状态。这是因为DMA传送阶段有很多时间是在读取外设的数据，总线一段时间肯定是空闲的，而这部分时间足够CPU进行内存的访问。

(2)周期挪用；(ADC转换采用的正是这种方式)

当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序要求访问内存；一旦I/O设备有DMA请求，则由I/O设备挪用一个或几个内存周期。

(3)DMA与CPU交替访内存