STM32F0使用LL库实现DMA方式AD采集

　　在本次项目中，限于空间要求我们选用了STM32F030F4作为控制芯片。这款MCU不但封装紧凑，而且自带的Flash空间也非常有限，所以我们选择了LL库实现。在本文中我们将介绍基于LL库的ADC的DMA采集方式。

1、概述

　　这次我们使用DMA方式实现对AD的采集，在遗忘我们使用HAL库和标准库都做过，这次我们使用LL库来实现。接下来我们简单了解一下STM32F030F4中的ADC和DMA。

　　首先看一看ADC，STM32F030F4是12位的ADC。它有多达19个多路复用通道，允许它测量来自16个外部和2个内部源的信号。各种通道的A/D转换可采用单通道、连续通道、扫描通道或不连续通道进行。ADC的结果存储在左对齐或右对齐的16位数据寄存器中。ADC结构图如下：

　　这次我们只使用第1路外部输入。接下来说一说DMA，直接内存访问(DMA)用于在外设和内存以及内存到内存之间提供高速数据传输。DMA可以在没有任何CPU操作的情况下快速移动数据。这使CPU资源可以用于其他操作。STM32F030F4中的DMA控制器有5个通道，每个通道用于管理来自一个或多个外围设备的内存访问请求。它有一个仲裁器来处理DMA请求之间的优先级。DMA结构图如下：

　　这次我们也使用DMA的第1通道。

2、ADC配置

　　在使用之前我们需要对ADC和DMA的相关寄存器惊醒必要的配置，才能实现我们想要的功能。我们来看看ADC需要配置的寄存器。ADC需要注意的寄存器主要有两个：ADC控制寄存器（ADC_CR）和ADC配置寄存器1(ADC_CFGR1)。首先我们来说说ADC控制寄存器（ADC_CR），器结构如下：

　　关于ADC控制寄存器（ADC_CR），有几个设置需要说明一下。

　　ADCAL：ADC校准，设置该位可以软件启动校准，校准完成硬件会复位掉这一位。需要注意的是只有ADC处于失能状态，软件对ADCAL的操作才是有效的。也就是说软件对ADCAL操作时，ADC控制寄存器（ADC_CR）必须是全复位状态，即ADCAL=0，ADSTART=0，ADSTP=0， ADDIS=0和 ADEN=0。

　　ADSTART: ADC启动转换命令。需要注意只有在ADC已启用，并且没有禁用ADC的挂起请求。也就是说ADEN=1和ADDIS=0时，软件对ADSTART的操作才有效。

　　ADEN: ADC使能命令。只有在ADC控制寄存器（ADC_CR）处于全复位状态，即ADCAL=0，ADSTART=0，ADSTP=0，ADDIS=0 和 ADEN=0下，软件对ADEN的操作才有效。这就有一个问题，如果你使用了ADCAL必须等校准完成，才能使能，否则无效。

　　接下来我们看一看ADC配置寄存器1(ADC_CFGR1)，其结构如下：

　　关于ADC配置寄存器1(ADC_CFGR1)，我们需要关注：CONT（转换模式）、EXTEN[1:0]（外部触发使能）、DMACFG（DMA访问配置）、DMAEN（DMA访问使能）。需要说明的是，这几个配置都必须在启动转换前完成配置，即配置时ADSTART=0。

3、DMA配置

　　配置了ADC还需要配置DMA才能实现我们的想法。关于DMA的配置我们主要说一下4个寄存器：DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx）、DMA通道数据数量寄存器（DMA_CNDTRx）、DMA通道外设地址寄存器（DMA_CPARx）、DMA通道内存地址寄存器（DMA_CMARx）。

　　首先，我们来看看DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx），其结构如下：

　　对于DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx），我们需要关注如下位：MSIZE[1:0]（内存大小）、PSIZE[1:0] （外设大小）、MINC（内存的增加模式）、PINC（外设增加模式）、CIRC（循环模式）、DIR（数据传输方向）、EN（通道使能）。除通道使能外，其它均可通过初始化函数进行配置。

　　接下来，我们来看看DMA通道数据数量寄存器（DMA_CNDTRx），其结构如下：

　　其实DMA通道数据数量寄存器（DMA_CNDTRx）用于配置传送数据的个数，如果是往内存中写，就是内存缓冲区的大小，单位与配置寄存器中MSIZE和PSIZE有关。接下来，我们来看一看DMA通道外设地址寄存器（DMA_CPARx），其结构如下：

　　对于DMA通道外设地址寄存器（DMA_CPARx），就是存储外设的地址，如果我们的外设是ADC，那就是ADC的地址。最后，我们来看一看DMA通道内存地址寄存器（DMA_CMARx），其结构如下：

　　对于DMA通道内存地址寄存器（DMA_CMARx），其存储的就是对应的变量在内存中的地址，就是我们开辟的数据缓存区的首地址。

4、软件实现

　　我们已经说明了ADC和DMA的配置，在这一小节，我们将根据我们前面的分析实现代码。首先来实现ADC的配置代码。

/* ADC 初始化配置 */

static void ADC_Init_Configuration(void)

{

LL_ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct = {0};

LL_ADC_REG_InitTypeDef ADC_REG_InitStruct = {0};

LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

/* ADC相关外设时钟使能 */

LL_APB1_GRP2_EnableClock(LL_APB1_GRP2_PERIPH_ADC1);

LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOA);

/**ADC GPIO 配置：PA0   ------> ADC_IN0  */

GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_0;

GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ANALOG;

GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;

LL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/* ADC DMA初始化 */

LL_DMA_SetDataTransferDirection(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_DIRECTION_PERIPH_TO_MEMORY);

LL_DMA_SetChannelPriorityLevel(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PRIORITY_LOW);

LL_DMA_SetMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MODE_CIRCULAR);

LL_DMA_SetPeriphIncMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PERIPH_NOINCREMENT);

LL_DMA_SetMemoryIncMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MEMORY_INCREMENT);

LL_DMA_SetPeriphSize(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PDATAALIGN_WORD);

LL_DMA_SetMemorySize(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MDATAALIGN_WORD);

LL_DMA_SetDataLength(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1,ADBufferSize);

LL_DMA_SetPeriphAddress(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1,LL_ADC_DMA_GetRegAddr(ADC1,LL_ADC_DMA_REG_REGULAR_DATA));

LL_DMA_SetMemoryAddress(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1,(uint32_t)ADC_ConvertedValue);

LL_DMA_EnableChannel(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1);

/* 配置ADC通道 */

LL_ADC_REG_SetSequencerChAdd(ADC1, LL_ADC_CHANNEL_0);

/* 配置ADC的全局特性：时钟、分辨率、数据对齐和转换次数 */

ADC_InitStruct.Clock = LL_ADC_CLOCK_ASYNC;

ADC_InitStruct.Resolution = LL_ADC_RESOLUTION_12B;

ADC_InitStruct.DataAlignment = LL_ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;

ADC_InitStruct.LowPowerMode = LL_ADC_LP_MODE_NONE;

LL_ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

ADC_REG_InitStruct.TriggerSource = LL_ADC_REG_TRIG_SOFTWARE;

ADC_REG_InitStruct.SequencerDiscont = LL_ADC_REG_SEQ_DISCONT_DISABLE;

ADC_REG_InitStruct.ContinuousMode = LL_ADC_REG_CONV_CONTINUOUS;

ADC_REG_InitStruct.DMATransfer = LL_ADC_REG_DMA_TRANSFER_UNLIMITED;

ADC_REG_InitStruct.Overrun = LL_ADC_REG_OVR_DATA_PRESERVED;

LL_ADC_REG_Init(ADC1, &ADC_REG_InitStruct);

LL_ADC_REG_SetSequencerScanDirection(ADC1, LL_ADC_REG_SEQ_SCAN_DIR_FORWARD);

LL_ADC_SetSamplingTimeCommonChannels(ADC1, LL_ADC_SAMPLINGTIME_239CYCLES_5);

LL_ADC_DisableIT_EOC(ADC1);

LL_ADC_DisableIT_EOS(ADC1);

LL_ADC_StartCalibration(ADC1);

while( LL_ADC_IsCalibrationOnGoing(ADC1));

LL_ADC_Enable(ADC1);

LL_ADC_REG_SetDMATransfer(ADC1,LL_ADC_REG_DMA_TRANSFER_UNLIMITED);

LL_ADC_REG_StartConversion(ADC1);

}

　　其实在ADC的初始化配置中也对DMA作了配置，但DMA还需要对始终和中断进行配置。

/**  DMA 控制器初始化配置  */

static void DMA_Init_Configuration(void)

{

/* DMA 控制器时钟使能 */

LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_DMA1);

/* DMA1_Channel1_IRQn中断配置 */

NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0);

NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);

}

　　配置后，ADC的寄存器如下：

　　配置后，DMA的寄存器如下：

　　其实，到这里ADC采集世纪上已经实现了，DMA已经将数据从ADC读出来存到了指定的内存区域，后续的处理就很简单了。

5、总结

　　我们已经实现了基于LL库使用DMA方式获取ADC的数据。下面我们就下载到目标设备并检测一下结果。测试结果如下：

　　上图中，上部是计算完成的物理量值，下部则是DMA写到内存缓存区的ADC的原始码值。

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