今天和大家分享一下使用STM32F769制作的位移采集装置
  Y$ R" R5 z' Z+ s4 K一：STM32F769 ADC 知识分享：
+ y" n) W6 E# }+ i
" S) e+ z& h' I1 n# _STM32F769xx 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
3 l+ ~) \/ I9 |3 V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。

9 d9 m+ J* d+ e1 M6 u
ADC 的主要特征：

8 g2 e1 J9 \* O' x" P- J, p可配置 12 位、10 位、8 位或6 位分辨率
' l: g! g7 [7 h0 Z4 G* L3 Y5 y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
9 P# N8 F9 O4 j! v  O扫描模式，自动转化通道 0到通道 n数据
9 X1 s8 E5 Q0 y% m) q$ v& S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
外部触发器选项，可为常规转换和注入转换配置极性
7 p2 u6 I* T4 m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
ADC转换类型(参见数据手册)
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
, e3 u- B$ j: F" MADC 输入范围:VREF-≤VIN≤ VREF+
常规通道转换期间可产生 DMA 请求


; R* u1 F5 s1 P3 e: V2 Z二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：


( R/ K% ]' ?: T# `$ v( ]三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   + c4 E' ?; R5 g5 k
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   ) |! F" A6 ~- n0 Y1 c& z* G0 R% n, _8 ^
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   2 ~, T3 k7 r6 h) N% V' c1 |( _
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
     B% Z% v0 ^; x$ y4 q7 ]! {
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    . D4 d+ O/ r2 h- V, w* y/ l2 T9 r
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    - I* T7 u$ a/ Z$ e  y( \) F  h
14.   {
    ) Y& l5 A- W6 C6 o
15.     Error_Handler();
    ' z; L; }* j; ^! b5 m1 c" W
16.   }

复制代码

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。
, e, c! J% ~1 i然后我查询了下代码，将ADC的初始化修改如下所示代码：

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   , B  }" [# U3 K+ s* C6 }
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    * V5 N( K- g# C2 o4 W% H8 o2 r
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    
14.   {
    
15.     Error_Handler();
    : k1 I# n6 |3 H2 E
16.   }

复制代码

下面是ADC　结构体的的变量解释
3 n- T4 k2 G/ Z; h

1. typedef struct｛
   
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;　
     V8 _" P5 ~5 \3 ]7 z1 D6 V
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
( V- X5 O% v8 I* o主程序代码如下：

1.   HAL_Delay(200) ;
   / \, E0 ~; R& z$ @$ k. s* ^3 Q- i
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
     g! I0 t: ]/ d) I7 m. X
3. //                HAL_Delay(200) ;
   4 q1 Z" L" e1 m# N
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   2 ?( F5 g+ ]; q9 K' G) p
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   
7.                 if(usart1_flag == 1)
   * J' B& u, h8 V& r. B
8.                 {
   ( S0 p: C: u1 N2 i5 |2 z  Y
9.                         usart1_flag = 0 ;
   
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    ) p" d% _& `1 Z7 V/ ^5 g& q0 f
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    
12. 
    % U6 `+ p4 Z. I8 s" |1 p; l
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    
14.                 }
    7 ^7 c( W$ ~" h3 V$ P
15. 
    / q% h/ g9 S) c. T) i! k
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

复制代码

PC截图如下所示：
# J5 b: p; ?$ r( k0 F" Z
8 U7 J- [* T' u4 A8 c
! ]+ I, s6 y) o7 X2 k调试感想如下：
) m& ~! M2 r- n8 |+ w8 {) K& R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：
4 H2 E$ ?! g( p) d/ M% Q6 e/ o1：中值滤波方式：
' t' T! ~5 P- b9 R" m/ F; X, O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)
   & M5 c' q9 P9 ]! e# H* m
2. {      
   & m. W/ P. r8 \$ x+ T% r4 g  b  t
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   
5.     {        
   - ?, k  Z/ P6 [- S$ c
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
   
7.     }
   6 I1 _5 f& d4 ]8 t$ }& B! ~
8.       for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      
   * c, _0 a9 `: i3 N) ]" [# g
9.       {         
   4 D. P: U# B2 B* D
10.           for(k = 0; k < N-j-1; ++k)         
    
11.           {              //从小到大排序，冒泡法排序              
    
12.               if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              
    * }8 b! R# |, a
13.               {               
    
14.                   temp = value_buf[k];               
    
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    / b8 K5 b" ~- k0 \5 Y
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    
17.               }         
    8 r6 ~5 _2 `/ n5 b
18.           }      
    
19.       }
    
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    
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；
" I4 O  M* X* p! N- [3 i0 `

1. int AverValueDeal(int N)
   
2. {   
   
3.     int sum = 0;     
   
4. 　　　 unsinged short i;   
   
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   
6. 　　　 {        
   
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   
8. 　　　 }     
   
9. 　　　 return sum/N;
   4 `* R( i# G& J
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 |9 \0 x9 P# R) w

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。

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。