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STM32CubeMX系列05——ADC(轮询、中断、DMA)

文章目录

  • 1. 所用硬件
  • 2. 生成工程
  • 2.1. 创建工程选择主控
  • 2.2. 系统配置
  • 2.3. 配置工程目录
  • 2.4. 配置用到的外设
  • 3. ADC配置（四选一）
  • 3.1. 单通道轮询
  • 3.2. 单通道中断
  • 3.3. 多通道轮询
  • 3.4. DMA模式

    • ====>>> 文章汇总（有代码汇总） <<<====

    1. 所用硬件

    正点原子Mini板，主控 STM32F103RCT6.

    用到的外设：

    1. 串口1（PA9、PA10）
    2. 任意几个GPIO口（这里用PA1、PA2、PA3，对应ADC通道1、2、3）。

    2. 生成工程

    2.1. 创建工程选择主控

    2.2. 系统配置

    配置时钟源

    配置debug模式（如果需要ST-Link下载及调试可以勾选）

    配置时钟树（可以直接在HCLK那里输入72，然后敲回车会自动配置）

    注意最后的ADC时钟，时钟频率最大14MHZ，因此这里设置6分频，刚好小于14。

    2.3. 配置工程目录

    2.4. 配置用到的外设

    串口1配置（用于输出结果）

    3. ADC配置（四选一）

    有如下情况：

    1. 单通道轮询
    2. 单通道中断
    3. 多通道轮询
    4. DMA模式（单通道、多通道都能用）

    设置说明：

  • ADC_Settings：
  • Data Alignment：
  • Right alignment ：转换结果数据右对齐，一般我们选择右对齐模式。
  • Left alignment 转换结果数据左对齐。
  • Scan Conversion Mode：
  • Disabled 禁止扫描模式。如果是单通道 AD 转换使用 DISABLE。
  • Enabled 开启扫描模式。如果是多通道 AD 转换使用 ENABLE。
  • Continuous Conversion Mode：
  • Disabled 单次转换。转换一次后停止需要手动控制才重新启动转换。
  • Enabled 自动连续转换。
  • DiscontinuousConvMode：
  • Disabled 禁止间断模式。这个在需要考虑功耗问题的产品中很有必要，也就是在某个事件触发下，开启转换。
  • Enabled 开启间断模式。
  • ADC_Regular_ConversionMode：
  • Enable Regular Conversions 是否使能规则转换。
  • Number Of Conversion ADC转换通道数目，有几个写几个就行。
  • External Trigger Conversion Source 外部触发选择。这个有多个选择，一般采用软件触发方式。
  • Rank：
  • Channel ADC 转换通道
  • Sampling Time 采样周期选择，采样周期越短，ADC 转换数据输出周期就越短但数据精度也越低，采样周期越长，ADC 转换数据输出周期就越长同时数据精度越高。
  • ADC_Injected_ConversionMode：
    Enable Injected Conversions 是否使能注入转换。注入通道只有在规则通道存在时才会出现。
  • WatchDog：Enable Analog WatchDog Mode 是否使能模拟看门狗中断。当被 ADC 转换的模拟电压低于低阈值或者高于高阈值时，就会产生中断。

    • 3.1. 单通道轮询

    第一步：配置ADC

    第二步：点击生成代码

    第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用

    // 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 
FILE __stdout;       
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{ 
	x = x;
} 

int fputc(int ch, FILE *f)
{  
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
	return ch;
}

    第四步：编写 main.c 代码 其他的什么都不用改

      while (1)
  {
		// 开启ADC
		HAL_ADC_Start(&hadc1);
		// 开始轮询转换
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,100);
		// 存储转换的值
		float value = 0;
		// 查询ADC状态
		uint32_t state = HAL_ADC_GetState(&hadc1);
		if (( state & HAL_ADC_STATE_REG_EOC) == HAL_ADC_STATE_REG_EOC)
		{
			// 获取ADC转换结果
			value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
			printf("adc value:%f \r\n",value/4096.0*3.3);
		}
		else
		{
			printf("adc state %d \r\n",state);
		}
		// 关闭ADC
		HAL_ADC_Stop(&hadc1);
		HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

    效果验证

    单通道轮询 在转换时会阻塞直到转换完成。

    3.2. 单通道中断

    第一步：配置上：在“单通道轮询”实现配置基础上再打开ADC全局中断。

    第二步：点击生成代码

    第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用

    // 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 
FILE __stdout;       
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{ 
	x = x;
} 

int fputc(int ch, FILE *f)
{  
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
	return ch;
}

    第四步：编写 main.c 代码

    生成后查看代码，在stm32f1xx_it.c文件中有 ADC1通道2的中断函数ADC1_2_IRQHandler，这个中断函数又调用了HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);

    /**
  * @brief This function handles ADC1 and ADC2 global interrupts.
  */
void ADC1_2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN ADC1_2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END ADC1_2_IRQn 0 */
  HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);
  /* USER CODE BEGIN ADC1_2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END ADC1_2_IRQn 1 */
}

    在HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);函数在stm32f1xx_hal_adc.c中，这个函数考虑了很多情况，其中调用了HAL_ADC_ConvCpltCallback(hadc);，还是在同一个文件中，这是一个弱函数。根据翻译，很好理解，我们直接重新定义这个方法即可。

    /**
  * @brief  Conversion complete callback in non blocking mode 
  * @param  hadc: ADC handle
  * @retval None
  */
__weak void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(hadc);
  /* NOTE : This function should not be modified. When the callback is needed,
            function HAL_ADC_ConvCpltCallback must be implemented in the user file.
   */
}

    main.c

    /* USER CODE BEGIN PFP */
// 重定义ADC转换完成回调函数
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	if(hadc == &hadc1)
	{
		uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(hadc);
		printf("refresh adc value:%f \r\n", adc_value/4096.0*3.3);
		// 重新开启ADC中断
		HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
	}
}
/* USER CODE END PFP */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	// 开启ADC中断
	HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

    效果和轮询的一样，不过这个会一直执行，而且很快

    实际上，这里设置的是单次转换，所以中断只会触发一次，需要再次使用HAL_ADC_Start_IT开启中断。如果需要实时的转换，可以将转换设为连续模式，这样的话ADC转换器便会实时的持续的进行转换，那将是非常消耗CPU的，以至于main将不能正常执行（采样时间太短的话）。

    开启中断后，一般需要实现HAL_ADC_ConvCpltCallback函数，在callback中GetValue，也可以在程序其他地方像轮询那样先判断ADC状态，再GetValue。

    3.3. 多通道轮询

    第一步：ADC配置
    多通道时扫描模式会自动打开。要开启“Discontinuous Conversion Mode”。

    第二步：点击生成代码

    第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用

    // 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 
FILE __stdout;       
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{ 
	x = x;
} 

int fputc(int ch, FILE *f)
{  
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
	return ch;
}

    第四步：编写 main.c 代码

    HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
const uint8_t kNbrOfPin = 3;
  while (1)
  {
	for(int i = 0; i < kNbrOfPin; i++)
	{
		HAL_ADC_Start(&hadc1);
		HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
		float value = 0;
		uint32_t state = HAL_ADC_GetState(&hadc1);
		if (( state & HAL_ADC_STATE_REG_EOC) == HAL_ADC_STATE_REG_EOC)
		{
			value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
			printf("adc value [%d]:%f\r\n", i,value/4096.0*3.3);
		}
		else
		{
			printf("adc state[%d]:%d\r\n", i, state);
		}
	}
	HAL_ADC_Stop(&hadc1);
	HAL_Delay(200);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

    效果验证

    3.4. DMA模式

    第一步：ADC配置


    第二步：点击生成代码

    第三步：串口重定向，在usart.c中添加如下代码。具体的参考上一篇文章串口使用

    // 需要调用stdio.h文件
#include <stdio.h>
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 
FILE __stdout;       
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{ 
	x = x;
} 

int fputc(int ch, FILE *f)
{  
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
	return ch;
}

    第四步：编写 main.c 代码

    /* USER CODE BEGIN PFP */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	if(hadc == &hadc1)
	{
		// 使用DMA其实也会运行到这里，也可以将结果在这里输出。
		// 当然此函数也可以不写。
	}
}
/* USER CODE END PFP */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	uint16_t adc_value[3] = {0};
  /* USER CODE END 1 */

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
  
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
  
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
	// enable DMA通道
	// 参数：ADC1、目标缓冲区地址、从ADC外围设备传输到内存的数据长度
	/*
	 * 此处有个大坑，经过测试，DMA中断非常容易进（具体的不知道）
	 *
	 * 如果ADC采样周期短的话，一直在执行中断，
	 * 导致无法执行主程序，因此会卡死在这个函数里面出不去。
	 *
	 * 因此，ADC的采用周期需要长一点。
	 */
	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adc_value, 3);
	
  while (1)
  {
	printf("-------------------- \r\n");
	printf("adc value[0]:%f \r\n", adc_value[0]/4096.0*3.3);
	printf("adc value[1]:%f \r\n", adc_value[1]/4096.0*3.3);
	printf("adc value[2]:%f \r\n", adc_value[2]/4096.0*3.3);
	HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

    注意
    用到 DMA 的外设，MX_DMA_Init(); 一定要在外设初始化前面，比如这里的 MX_ADC1_Init(); 。

    效果验证

    多通道DMA和单通道DMA配置基本相同，只需注意存储AD转换结果的数组，如果有两个通道，数组长度为2，则每个通道的值分别对应数组的每一位；如果数组长度为2的整数倍，如10，则数组内[0] [2] [4] [6] [8]的值对应其中一个通道的AD值，即存储了连续采集5次的AD值，这样可以用多个AD值求平均值。

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