今天和大家分享一下使用STM32F769制作的位移采集装置
一：STM32F769 ADC 知识分享：

1 p: {+ y) U3 [& U( i0 HSTM32F769xx 系列有3个 ADC,这些 ADC 可以独立使用，也可以使用双重/三重模式(提高采样率)。STM32F769 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有 19 个通道，可测量 16 个外部源、2 个内部源和 Vbat 通道的信号。这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。 模拟看门
狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。STM32F769IGT6 包含有3个ADC。STM32F769的 ADC 最大的转换速率为2.4Mhz，也就是转换时间为 0.41us(在 ADCCLK=36M,采样周期为3个 ADC 时钟下得到)，不要让 ADC 的时钟超过 36M，否则将导致结果准确度下降。
STM32F769将ADC的转换分为2个通道组:规则通道组和注入通道组。规则通道相当于你正常运行的程序，而注入通道呢，就相当于中断。在你程序正常执行的时候，中断是可以打断你的执行的。同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转换， 在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换。

' W% J2 I; ^; n8 y+ E
. S8 i* D5 n+ N# _8 s1 dADC 的主要特征：

可配置 12 位、10 位、8 位或6 位分辨率
在转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断
单次和连续转换模式
' }- z7 [4 G' Y9 N/ N扫描模式，自动转化通道 0到通道 n数据
, a3 K# ^4 v! {' f1 q数据对齐以保持内置数据一致性
可独立设置各通道采样时间
1 m, N9 U5 {& ~! J7 }5 @: _/ ~外部触发器选项，可为常规转换和注入转换配置极性
1 ~7 N& R% T2 P& C# A7 D不连续采样模式
双重/三重模式(具有2个或更多 ADC 的器件提供)
双重/三重 ADC 模式下可配置的 DMA 数据存储
双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟
2 Z4 b! ^& r1 p* WADC转换类型(参见数据手册)
$ o$ U4 z8 T6 u+ I1 ~$ Q3 x. ^ADC 电源要求:供电在 2.4V 到 3.6V 下可全速运行，供电低至 1.8V 时为慢速运行
ADC 输入范围:VREF-≤VIN≤ VREF+
. C3 K; N3 L3 k+ x6 `7 {6 v常规通道转换期间可产生 DMA 请求
1 F/ x6 K& |! |" P! ~+ `6 S  |% ^/ u# L

9 P8 F+ k. i5 l$ v3 \/ S( m+ M二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：

/ W' U9 y2 e* L3 U+ p/ q3 K
& S, v, B- z' o% \# z3 F# D三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：
( T9 p2 a* n8 Z

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   4 ?  _6 z: ~9 A; x
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   * R6 ?9 E5 @5 E" e  _# [# K
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   9 ~( H6 m! r+ w4 D3 R
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   . R! g8 ~( H) f8 s$ M
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   5 ?: P  o; K: L+ L
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   ) H" _* \! K1 p9 X) t
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    2 ^, z  h/ N3 A6 {: }5 {; ~
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    / k3 V6 J+ G- [+ X' r  @
14.   {
    
15.     Error_Handler();
    ) `! R8 W) v$ S1 w4 z
16.   }

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上述软件代码是软件配置之后，自动生成的功能，然后我下载之后，发现代码进入的　void NMI_Handler(void)　错误，由于我使用的是DMA的方式接收的ADC的数据，所以DMA还在正常运行，也是搞不懂为什么，串口输出也不正常。
' g: u% Z9 D7 Q. n- K/ n0 {% u1 R然后我查询了下代码，将ADC的初始化修改如下所示代码：
' Q. S( i% }0 Q8 A; o3 Z

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   6 y& W. o/ _1 D" H7 J, _
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   . W- k  f  _: O% C( l
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   % m! ?* J$ A/ l1 V# ?! C' v
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   2 p" ]1 U; B* j
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   6 s2 q7 Y7 R; t1 |! p+ J2 F! D
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   1 m/ s; w- p1 w6 Q
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   ; U$ k% J$ r: g$ `, |
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    / U) t. U, B! q# f+ @
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    # @! o4 i) T5 b4 t
14.   {
    6 F$ z% V  _% R2 ]+ E2 a/ u$ z$ R
15.     Error_Handler();
    ' `, X% F, n7 R/ |
16.   }

复制代码

下面是ADC　结构体的的变量解释
/ n. |. G% G* |/ t9 u& l3 L

1. typedef struct｛
   # F5 d7 ?* I8 O' w+ \1 G2 x4 N
2. uint32 t ClockPrescaler;//分频系数 2/4/6/8 分频

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这里发现是　cube MX 软件配置中对下述变量配置不太一样：

1. hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;　
   : t8 V# f0 I4 F( F, w* L8 L
2. hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;　

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配置好ADC代码后，我们就直接读取ADC的数据就可以了
主程序代码如下：

1.   HAL_Delay(200) ;
   
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
   . |- F) K$ B/ j
3. //                HAL_Delay(200) ;
     D. A7 y" @. s6 _
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   5 z/ J7 T* n  c8 Q6 Y8 U  h' H% m
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   ' z4 ]  ~2 `# q# D# ?; u; V
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   
7.                 if(usart1_flag == 1)
   % _; \% s" Q) b8 p" b8 H/ s
8.                 {
   ( a; _; j1 z' }: w$ Q. H3 N9 ~% o
9.                         usart1_flag = 0 ;
   
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    ; ?! d) b$ c% I
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    
12. 
    
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    
14.                 }
    
15. 
    
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：
: J$ p  s4 ?" j$ X1 x$ E6 H3 m

: K/ p2 |1 v- b调试感想如下：
0 x& X8 v8 p* H) c虽然使用STM32 读取了ADC的数据，但是数据飘动还是比较大了，对于工业控制并不是很好，所以这里我推荐以下几种处理方式：
& q; F" c# h+ A4 p. ~( A  v9 A1：中值滤波方式：
主要是程序在执行的时候，连续采集N次（需要注意下这里下，这里的N必须取值奇数），程序需要按大到小或者从小到达的顺序进行排序，然后取中间数值做为有效值。

1. int MidValueDeal(int N)
   3 R/ S( C2 u1 A9 R! ~* {# u$ V; ^  I
2. {      
   
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   3 u) [5 l9 w( ]+ `, Y8 s
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   
5.     {        
   ! r0 r0 N; e3 w5 ~% P$ j" i6 V* p
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
   
7.     }
   . d7 p( ]# x" @' M: k$ f8 N
8.       for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      
   
9.       {         
   : O+ @$ P: k3 q' G4 b# y5 v
10.           for(k = 0; k < N-j-1; ++k)         
    
11.           {              //从小到大排序，冒泡法排序              
    ; x' v  y% o2 a& v% J
12.               if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              
    : w$ V6 a# P" k3 Q# y) p3 `
13.               {               
    
14.                   temp = value_buf[k];               
    8 y1 }  V9 t/ l) s0 v1 D- D" L" E
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    7 k& S4 b8 f9 u
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    + e/ r2 _5 Q) S; c3 _* u  r
17.               }         
    6 n7 J0 w; N2 B, v
18.           }      
    
19.       }
    $ g0 f4 R4 |* `
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    " l+ |, X. c5 ^6 O
21.   }

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2：算术平均数滤波：连续取值N个数据，对所有的数据进行取平均值；
' H, E7 q4 e  U

1. int AverValueDeal(int N)
   
2. {   
   
3.     int sum = 0;     
   
4. 　　　 unsinged short i;   
   ; K5 O" n+ U' P# d
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   - S' Q( E4 i7 r' M$ C' d
6. 　　　 {        
   
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   # n+ Y$ X5 x( }1 W0 O9 c
8. 　　　 }     
   ' T( U. A( H# q4 w0 p6 y
9. 　　　 return sum/N;
   : v' M5 G& m5 V( V' u1 P; i) X5 n
10. }

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相比之下：STM32F769的硬件上面没有过采样的硬件配置，对于STM32U083单片机，已经支持硬件的过采样功能。当时测试时候发现，经过硬件处理之后，数据稳定性得到提高。
不过即使没有硬件的过采样，我们依然可以使用软件模拟过采样、滤波采样的功能，对数据进行处理。


3 C- c* k. [7 v; R, E% |3 Z最后，大家在调试ADC时候有什么好的建议和想法，麻烦评论区留言。
/ R( D) `, n- l- T, s# B  H8 l

用标准的基准源进行观察。打印出ADC的值，使用分析软件进行分析评估。

lugl 发表于 2025-3-15 09:20
用标准的基准源进行观察。打印出ADC的值，使用分析软件进行分析评估。
...

不知道是不是我配置的问题，这个AD的数据，感觉还没有U083单片机的采集稳定

〃聪聪哥哥 发表于 2025-3-16 12:36
不知道是不是我配置的问题，这个AD的数据，感觉还没有U083单片机的采集稳定
...

需要进行滤波算法进行处理吧。这么高的主频处理起来应该不难。但是这个12bit的ADC，他的应用场景不是高精度的ADC采集。如果想稳定，最好使用专业的ADC吧。

lugl 发表于 2025-3-16 19:41
需要进行滤波算法进行处理吧。这么高的主频处理起来应该不难。但是这个12bit的ADC，他的应用场景不是 ...

[md]嗯，这个正好有个机会研究一下，，感觉不如U0系列的好呢😄

〃聪聪哥哥 发表于 2025-3-17 19:45
嗯，这个正好有个机会研究一下，，感觉不如U0系列的好呢😄

这个也不能这样说，F769在当年可以说是高档产品了。他还有其他的功能，综合性能比U0要强很多。但是U0的使用的内核比F769要新，在能耗性能比上要比F7xx要好。各有所长。