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。

, W& V# y, |% p" }) v# ?9 u
8 n( b1 q" E- O- |1 X4 vADC1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。
: G. M% J' e5 X0 m9 c

( S- d4 P" m. N8 w4 h6 f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。
4 [$ P; m! j5 f" T' ?9 V3 d

使用时有几点需要注意的：
* _9 n4 y6 P5 [  p3 R; }

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
1 @2 J. |! T) j0 H, Z
9 ?" U$ k  n% }3 E
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);

. L0 q/ [% d9 i8 }7 b. j7 D
3．ADC2的转换数据存在ADC1_DR的高半字；
6 k* D  z) w, F& b  x1 g! u/ J

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)。

% S* f  x8 {2 E1 u% I3 L( o
3 v0 ^+ C2 Z: `% N5．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);
/ G; z5 }) p. K5 r% s5 p" K

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。
. H" Y& b; r! ^+ j

以下是ADC1配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC1  
   
2. //这里采用多通道连续采样，并用DMA1的通道传送  
   4 L  Y' o( h3 H
3. //我们默认将开启通道4~7  
   % ?7 Z+ ?* F! s) O# v+ a. E8 G
4. //相应管脚PA4~7  
   
5. void Adc1_Multi_Init(void)  
   1 ~; C1 l9 u: t, b* o1 D
6. {     
   ' j& a% v. P: p  Q# C% z
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   * n1 o: R5 {( Y0 J* X
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   " y) J9 c* U3 Q5 N4 x  }% e
9.   
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1    , ENABLE );   //使能ADC1通道时钟  
    / {  e" \. t. X+ Z
11.    
    
12.   
    4 A4 W! s5 K0 C1 S  ~' `" E: W
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  
    7 C) f8 M5 L5 F; \
14.   
    7 T/ W& x( b! d3 q0 Y. N
15.     //PA1 作为模拟通道输入引脚  
    
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;  
    6 l$ Z5 h% I4 ^7 |3 H
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    9 @% |# `: H5 I! ~
18.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   
    
19.   
    
20.     ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值  
    0 m7 ~  C/ ]8 T) A3 |0 N
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  
    * S* ]2 @" i$ C
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  
    2 @2 P# x5 Z% @* z1 L% ~$ U
27.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目  
    % c$ o3 B' T8 f6 K7 E: _7 o# y9 C
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     
    2 ^' @: s9 y, X; n8 A3 D; P5 V
29.   
    / Z* ?2 b. e+ ?. I
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    2 ~6 B& w3 X( H. i) Q
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    3 l% f3 C7 b: ^7 s0 L
34.   
    2 b8 Q* \1 R0 `2 X- T. _
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);  
    4 i5 @& B; _  v5 C
37. }     
    
38. //计算多通道ADC值  
    / M! t6 S3 k  o0 |* }
39. //AD_Value[]是DMA目标地址的数组空间  
    ( b2 m, Y8 f) V; D& X" R( C
40. u16 Get_Multi_Adc1(void)  
    
41. {  
    + `+ t* B; ~' O: p% a
42.     u32 temp_val=0;  
    
43.     u8 t;  
    
44.     for(t=0;t<4;t++)  
    
45.     {  
    
46.         temp_val+=(AD_Value[t] & 0xffff);  
    
47.     }  
    0 N' |* ]% y0 t" k+ ~: I! w
48.     return temp_val/4;  
    6 l' U; J/ N0 S6 L
49. }

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主要需要修改的是这句话，使得ADC处于同步规则组模式。
- G& ^2 |) V' p+ @8 H4 r; y1 i

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

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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。
" N& x# B/ @8 L  V4 q3 K. A2 W" l
; y! Y  r& U$ P2 ~  [0 h1 `! T3 B
) }  k7 O/ {' T6 s( a8 V
其次是ADC2配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC2  
   ; j* d9 i1 G3 V4 m
2. //这里采用多通道连续采样，并用DMA1的通道传送  
   $ _, g" y% Q$ i! B4 ]) S) h7 R
3. //我们默认将开启通道10~13  
   
4. //相应管脚PC0~3  
   
5. void Adc2_Multi_Init(void)  
   ) e5 f) z  R  ]5 W2 {; G% v
6. {     
   6 B" v# e" [6 i. ]
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   
9.   
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_ADC2    , ENABLE );   //使能ADC2通道时钟  
    : M7 R) }& o8 w5 X& x
11.    
    % e9 p/ V! U% o$ f. V* t" ]
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  
    2 t! [9 }% w# _% f9 f
14.   
    " f; f  D' z, R. F. ^, b( j  I  o
15.     //PB0,1 作为模拟通道输入引脚  
    3 _% I, _# q: M6 t. N5 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  
    0 C5 `# B- k9 Q8 o0 C/ ~3 {1 o% O
18.     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);   
    
19.   
    4 E, K, s) n% A8 L% K# x" Z8 V
20.     ADC_DeInit(ADC2);  //复位ADC2,将外设 ADC2 的全部寄存器重设为缺省值  
    
21.   
    5 F7 I% d- R' P
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  
    ' l0 E4 _! E9 V3 R& w* E
24.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模数转换工作在连续转换模式  
    + }5 R, A. K% T( I7 i
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(ADC2, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器     
    % }# b. t7 Y; _) o/ J
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    . L) V# S8 m7 p8 Q; G# H* y
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_11, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    3 R9 {  U- u& I: D5 W3 E
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_12, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    1 i) d  C6 y% c. D+ c/ C
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_13, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    % p$ }. h. }4 S% U  F
34.   
    8 _, s% K  F$ P; P
35.     ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);                                        //使能ADC2的外部触发模式   
    * |' Y0 |! _7 Y2 L" X' U+ Z% h
36.   
      n! b5 d4 b8 D/ p
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）  
    - R: v4 p& t! t4 I/ a4 k! G
38.     //ADC_DMACmd(ADC2, ENABLE);  
    3 R8 ?3 o- T/ _* e. t7 Y5 V! r
39. }   

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1. //计算多通道ADC值  
   ! G, ^. o9 O  s  n2 b
2. //AD_Value2[]是DMA目标地址的数组空间  
   # O; g! ~2 t% L, ?
3. u16 Get_Multi_Adc2(void)  
   # x' G2 I$ {$ L  u7 c% r
4. {  
   
5.     u32 temp_val=0;  
   
6.     u8 t;  
   
7.     for(t=0;t<4;t++)  
   8 `0 G9 X: B0 S! X6 i! S
8.     {  
   0 ]" `9 ~8 V4 f! A2 L1 j
9.         temp_val+=((AD_Value[t]>>16) & 0xffff);  
   2 m; p# c% W" d$ W
10.     }  
    , Q1 F% _7 k6 R8 T  r
11.     return temp_val/4;  
    
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。
9 U3 l6 W* U) M

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

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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。

' R3 @+ _3 ]3 |

& t0 t0 R/ Z9 s" D

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？