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。


4 H. Y& {9 j2 M6 @* x* f# JADC1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。
+ M; S5 f# v# [- l. V$ Y1 B
0 b  n+ O2 s1 @
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。
. W& f; c, L! E! x6 t

3 h+ s" {& I+ k9 w使用时有几点需要注意的：
$ ~6 s+ g2 ^" |* f

1．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


9 X5 o) D! c" h# {$ Q0 ?; d2．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);
. K% _8 R9 `- ?1 _1 E9 D
$ Q% C* |' P5 W% e/ c8 C# f/ h
3．ADC2的转换数据存在ADC1_DR的高半字；

! |1 q8 P7 X( [2 p
' D  k$ X! H1 b; ]+ U7 W  v4．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)。
0 b9 E4 n  O% l) J4 B! s% v
/ [' D9 d" P& E* n7 [) k( O
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);
1 [& S, v: ^/ n. A. X2 O
: w$ ~4 l$ R# s
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。

. f  `  Z5 ]. b6 y. a* S2 d
/ `2 Z1 B! E3 W8 }9 {0 V; f以下是ADC1配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC1  
   ; z  v. ~- F& t- 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  
   8 R; N7 O' P1 f( N
4. //相应管脚PA4~7  
   4 [! y2 k# N0 Z/ _, w/ x
5. void Adc1_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   & ]% x$ V  y9 a" w+ t* ^& l& z
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   
9.   
   + F* R  Z  {8 O; p" h& l7 D
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1    , ENABLE );   //使能ADC1通道时钟  
    
11.    
    
12.   
    " ?$ \- }6 J) g: e( `) d
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.     //PA1 作为模拟通道输入引脚  
    & p3 W" u) V, A5 V) e/ S9 a) w
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;  
    / Z! x& w& Z  s3 p5 t
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    
18.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   
    3 ?3 u3 Q& S  U4 P8 Z4 l6 W
19.   
    ; O  }" {4 g. t
20.     ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值  
    
21.   
    5 k  l6 T- ^" d. l6 t8 e
22.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;    //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式  
    0 X6 Z# l/ S8 b4 i! e& C0 f; ~6 K; l6 }
23.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; //模数转换工作在扫描模式  
    
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  
    + p3 I4 ^& D9 {
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     
    
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    & o* ]$ C) }0 ~# L# E  ^
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    / ]( N% M, }. Y/ p/ w
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    & x" H  ^# {  X
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    + D$ t8 z- q2 z" ?
34.   
    
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);  
    2 F' U* y1 v. `' ?8 P5 a1 @
37. }     
    
38. //计算多通道ADC值  
    
39. //AD_Value[]是DMA目标地址的数组空间  
    " J$ \$ \8 |- F+ w! S
40. u16 Get_Multi_Adc1(void)  
    - A! c4 W, Z1 H$ J) G% E+ s
41. {  
    + X$ J# r8 _' Q& q  P8 l
42.     u32 temp_val=0;  
    6 ~& N; F7 f& b3 j
43.     u8 t;  
    
44.     for(t=0;t<4;t++)  
    
45.     {  
    
46.         temp_val+=(AD_Value[t] & 0xffff);  
    
47.     }  
    
48.     return temp_val/4;  
    
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。

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。



7 W) o% Y- y: }9 \+ B$ E# v其次是ADC2配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC2  
   
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  
   - U2 z/ E4 Y9 W7 g0 e9 [9 L
4. //相应管脚PC0~3  
   
5. void Adc2_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   2 S" K( z8 [2 P  g3 a, v0 x" }1 n
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   " ]. W# {5 d* j9 y4 V* I
9.   
   3 B3 ^3 |% V& e; R
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_ADC2    , ENABLE );   //使能ADC2通道时钟  
    $ H/ m0 `8 I+ p0 j
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.   
      W& V, L( V6 O! A' e1 c: P% w
15.     //PB0,1 作为模拟通道输入引脚  
    , H0 \( I8 Z/ I) e6 x1 b$ j
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;  
      C! x' f6 V2 L2 T, d  z
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    8 D3 X- @- V7 }6 x5 S# y4 Z* I
18.     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);   
    - w+ g: [, S2 r: D4 ~" g* b$ T% u
19.   
    3 s' H, i" o/ g
20.     ADC_DeInit(ADC2);  //复位ADC2,将外设 ADC2 的全部寄存器重设为缺省值  
    2 W* `0 {% [; P  I
21.   
      Z0 _* e: u3 z, z/ g
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  
    + ~+ B+ `7 w  K& H9 t, H& S0 T% l1 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  
    . Q1 t1 W: i! B/ B
26.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  //ADC数据右对齐  
    " U4 O6 [" [; D/ e' F% k
27.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目  
    % F7 @" `* K9 o" P- [! B
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.   
    9 u- N/ B  ^8 \5 }
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    8 Z9 u( j; v5 ]
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 );  
    # q5 f1 B# s* w+ x0 l  d0 j. T
34.   
    $ _: b$ i, J; X7 q
35.     ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);                                        //使能ADC2的外部触发模式   
    
36.   
    ! C! J0 B3 X) c6 s
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)  
   
4. {  
   ; P! T& q- c( N1 \: B
5.     u32 temp_val=0;  
   & v; f/ a4 z$ O$ w, C
6.     u8 t;  
   + E5 C/ g8 V9 U) N- X! A( N
7.     for(t=0;t<4;t++)  
   
8.     {  
   6 K3 S: A0 f+ K+ o* k% W
9.         temp_val+=((AD_Value[t]>>16) & 0xffff);  
   
10.     }  
    : W0 y8 l- u' a0 s
11.     return temp_val/4;  
    2 p  ]; E7 n) n/ G9 e1 i8 {" i
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。
) E9 M% X  m: D9 [- e& l: }
! f- j4 X6 l, q/ ?

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？