STM32f103的数电采集电路的双ADC的设计与使用

STM32F103C8T6拥有3个ADC，其独立使用已经在本文的3.1.3里面有详细的介绍，这里主要是介绍双ADC的同时使用，即STM32的同步规则模式使用。在此模式在规则通道组上执行时，外部触发来自ADC1的规则组多路开关(由ADC1_CR2寄存器的EXTSEL[2:0]选择)，它同时给ADC2提供同步触发。此功能必须使用DMA通道。同时两组数据是公用一个寄存器，ADC1数据在低16位，ADC2数据在高16位。由于保证数据稳定，在双ADC同步规则模式的情况下，还添加了多通道同时采样。


' R) `  D; U' o$ t4 k: L9 l* OADC1和ADC2，工作方式采用了同步规则模式，使得两个ADC可以同时对不同的AD输入进行采集和数据存储和传输，而且相互不影响，也可以确保采样时间的减少，同时两个ADC都是使用4通路同时采集，确保了数据的稳定性。


多功能采集显示平台使用的芯片是STM32F103ZET6，片上资源提供了ADC123共3路ADC模块，为了布线方便以及使用的习惯，多功能采集显示平台采用了ADC1的Chanel 4~7，占用IO口PA 4~7，以及ADC2的Chanel 10~13，占用IO口PC 0~3。
2 H/ T. A: a1 W
$ u' h" s. p6 G! L% J) U) R" i
, ?! F2 i. {' C' z1 Q3 e! x9 j" C使用时有几点需要注意的：


! a9 ~4 b; I; q- i/ V1．选择正确的模式：ADC_Mode_RegSimult，即DUALMOD[3:0] = 0110，ADC2在双模式中，这些位为保留位

1 W5 r# g! P, m
2．开启ADC的DMA，在双ADC模式里，为了在主数据寄存器上读取从转换数据，必须使能DMA位，即使不使用DMA传输规则通道数据。只有ADC1和ADC3能产生DMA请求。所以只需设置ADC1的DMA：ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);


3．ADC2的转换数据存在ADC1_DR的高半字；
: P5 A# U5 m3 R: e3 L6 v8 K5 s
! x; G  M3 N. p
4．不要在2个ADC上转换相同的通道(两个ADC在同一个通道上的采样时间不能重叠)。
$ c: u& U1 c% p- Y; `8 |- Y7 V

5．ADC2的CR2寄存器的第20位——EXTTRIG：规则通道的外部触发转换模式必须开启（软件启动的时候也要），这样才能利用到ADC1的触发信号。不然的话，需要手动再软启动一次ADC2，例如ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);
; _) T% F$ Y( _: _0 t& h2 z  }
8 q2 @6 ^* ]+ y! _; c5 L( s: A0 c
但是，假如你设置了这个位之后，就不需要手动软启动ADC2了，所以考虑到同步，这样比较好。用ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);为什么可以，一方面它 也设置了EXTTRIG位，另一方面也设置了SWSTART。但我觉得先用ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);的话，一会只要ADC1一启动，两者就同 时启动了，这样更正确一点。

, N2 x- Y6 H3 B1 V0 n8 h8 P
2 a% O3 q% f' c3 r! t6 D以下是ADC1配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC1  
   6 m' L4 q! e1 h7 W# {" J
2. //这里采用多通道连续采样，并用DMA1的通道传送  
   
3. //我们默认将开启通道4~7  
   
4. //相应管脚PA4~7  
   ) X4 j5 L0 q. _1 g1 q$ @6 S( V: X8 S& r
5. void Adc1_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   
9.   
     |% I" e5 G- M% E. R7 j) f
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1    , ENABLE );   //使能ADC1通道时钟  
    
11.    
    
12.   
    
13.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M  
    
14.   
    6 j: h( J( U$ T8 h7 K  M& k
15.     //PA1 作为模拟通道输入引脚  
    * B$ @% ^+ @. b
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;  
    ( ^" W3 p  b1 A- n
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    # s) N) Q3 i3 v. _2 _
18.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   
    
19.   
    , A4 F3 w4 x$ j6 x" a7 O% R
20.     ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值  
    
21.   
    0 E& t3 R+ C2 b# l* n
22.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;    //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式  
    6 |+ Z1 i6 p- B1 m3 E
23.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; //模数转换工作在扫描模式  
    * }# q4 @6 X) F
24.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模数转换工作在连续转换模式  
    
25.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动  
    
26.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  //ADC数据右对齐  
    
27.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目  
    
28.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器     
    $ R6 l" p: K0 ?2 M0 b8 `  G
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    8 p2 B0 D& A' Y6 s9 F! G
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    5 Q: U! g. U* G
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
      X* l. e6 j8 Y7 q* n% C
34.   
    + `: F5 E) K$ d) l& x' N* b
35.     // 开启ADC的DMA支持（要实现DMA功能，还需独立配置DMA通道等参数）  
    
36.     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);  
    
37. }     
    
38. //计算多通道ADC值  
    " u! ~. l. m4 s4 Z+ h5 y% V
39. //AD_Value[]是DMA目标地址的数组空间  
    
40. u16 Get_Multi_Adc1(void)  
    ( x  {" x/ z3 i; n
41. {  
    
42.     u32 temp_val=0;  
    ' o* @% Y( \" O
43.     u8 t;  
    
44.     for(t=0;t<4;t++)  
    
45.     {  
    
46.         temp_val+=(AD_Value[t] & 0xffff);  
    
47.     }  
    
48.     return temp_val/4;  
    4 M  S4 s" U' `" [& |8 n5 @% j' K
49. }

复制代码

主要需要修改的是这句话，使得ADC处于同步规则组模式。
$ p" C. l: w# F6 g$ [' J

1. <strong>ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;  //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式</strong>

复制代码

AD_Value[]是32位的，用于DMA传送的目标的ADC数据数组。其中高16位是ADC2的数据，地16位的是ADC1的数据。
' L1 E" K8 ]$ z( R% S# t! ?" Z


2 e) t0 {3 j! N# [5 ~. U其次是ADC2配置代码和使能代码：
% K  p  d8 l1 F3 @* T* U2 s% `

1. //初始化ADC2  
   2 {- d6 U- W& D& f- L; S7 K2 }) b
2. //这里采用多通道连续采样，并用DMA1的通道传送  
   
3. //我们默认将开启通道10~13  
   ) X% @) t" \; L% O  R  Q
4. //相应管脚PC0~3  
   
5. void Adc2_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   , f3 O0 x/ f! I& w# f0 A$ L) x
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   * r( I% f) e! u1 X7 a) b
9.   
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_ADC2    , ENABLE );   //使能ADC2通道时钟  
    
11.    
      }# ?. f' z6 o( z
12.   
    
13.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M  
    
14.   
    
15.     //PB0,1 作为模拟通道输入引脚  
    $ {8 m1 Y% n0 r# a
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;  
    
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    
18.     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);   
    0 I4 v# {8 q; l; E5 P0 C, v; \! }/ b
19.   
    7 T& d! Y2 x( |% j' ^$ i
20.     ADC_DeInit(ADC2);  //复位ADC2,将外设 ADC2 的全部寄存器重设为缺省值  
    
21.   
    
22.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;    //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式  
    
23.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; //模数转换工作在扫描模式  
    % X; [8 a1 r& m5 }6 y) j1 m
24.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模数转换工作在连续转换模式  
    . v9 `" E7 a* A+ y/ l7 `
25.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动  
      s; ~. L! J8 z( m( J' \" g
26.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  //ADC数据右对齐  
    4 B! I( O! q8 q/ |/ u
27.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目  
    & y3 G% B9 |: |) ^
28.     ADC_Init(ADC2, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器     
    
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
      P2 H; c  X& c9 i9 V
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_11, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_12, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_13, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
34.   
    8 G6 ?, U- A7 `, F; R4 L
35.     ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);                                        //使能ADC2的外部触发模式   
    
36.   
    , w& D  C- i  G( Q
37.     // 开启ADC的DMA支持（要实现DMA功能，还需独立配置DMA通道等参数）  
    
38.     //ADC_DMACmd(ADC2, ENABLE);  
    
39. }   

复制代码

1. //计算多通道ADC值  
   
2. //AD_Value2[]是DMA目标地址的数组空间  
   
3. u16 Get_Multi_Adc2(void)  
   2 w. [' A% o! C2 U, M6 N) Q
4. {  
   
5.     u32 temp_val=0;  
   
6.     u8 t;  
   # y* D5 r' d$ k" d% N' v5 l/ Q2 ?( B
7.     for(t=0;t<4;t++)  
   3 W5 D1 k; k, n, I
8.     {  
   
9.         temp_val+=((AD_Value[t]>>16) & 0xffff);  
   
10.     }  
    
11.     return temp_val/4;  
    # }" E4 q9 o' [2 M) ^5 G9 n
12. }

复制代码

ADC2主要需要添加下面语句，用于ADC1触发ADC2的工作。

1. ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);//使能ADC2的外部触发模式

复制代码

AD_Value[]是32位的，用于DMA传送的目标的ADC数据数组。其中高16位是ADC2的数据，地16位的是ADC1的数据。这里使用AD_Value[t]>>16进行移位操作，获取数据。


. }9 @9 e; T- M7 u: q
5 Y( N/ @# I9 K1 j" m7 B0 Q, l

请教一个问题，使用AD_Value[t]>>16取高16位数据的时候，DMA同时也在向AD_Value写入数据，取出的数据多半会产生混乱。请问这个问题如何解决？