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。
: [( B6 v' C  u2 Y
; I2 A" s! E. K0 S6 Z( A/ O
. Z( a* ?- T+ {4 x2 l, qADC1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。

9 `& ~& H' l5 I7 g+ Z9 Y
) h( Z! @3 T  ^# j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。

- b& x$ C1 X) F5 w" ^
: Y+ c* p& T6 a% m( Y3 s. B使用时有几点需要注意的：
$ [7 W  [6 L4 f5 q! Q% U( N) O' l

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

2 m9 R. Y5 s7 p% K- q
. J4 g% @8 h2 n' e. M2．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；
2 L9 \+ A! _( l- h. u0 g: j
; K+ `6 w* ~2 H1 X: Q( x' S9 I
* n/ X% {2 e0 _# @2 Y1 k4．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)。
1 x1 q$ F; g" n% c6 W
  q& K& }! h8 K8 b1 L
/ E$ v/ ]4 s% S4 S5．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);
4 {) |; F7 O2 r. X4 W1 S
  W8 b2 a4 @+ m* U: k7 i' o0 _6 |
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。


以下是ADC1配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC1  
   5 d8 \, E! L& h: |3 Z/ q
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  
   ' i1 z2 v9 h- c# e6 `% I
5. void Adc1_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   ' X! j' h. Z; l
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   6 K+ u; |" P2 E
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   % l, z% I, [5 ?$ c0 `6 q# C
9.   
   
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.   
    7 \  B' U9 B5 d! \
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;  
    1 g# s( D7 U0 X
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    
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  
    / Y! w: k5 e4 l+ Y# V6 Y* r
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  
    
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  
    ' [  ~8 O$ v2 X; p( H
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.   
    9 {) T) l  x6 D2 u; C  M
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    9 b5 y8 T" O6 q3 q+ v, j# ?# W
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    + E. `, e& h, T8 c% g+ L
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
34.   
    % v: D, q: Z7 {
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）  
    ( Q( D7 }1 |6 H& H4 U, Y; ]
36.     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);  
    3 p/ g! i# l, ^# L
37. }     
    
38. //计算多通道ADC值  
      z1 U. ~* a( b6 T9 L
39. //AD_Value[]是DMA目标地址的数组空间  
    
40. u16 Get_Multi_Adc1(void)  
    
41. {  
    % @+ ]! K0 p. x* D
42.     u32 temp_val=0;  
    
43.     u8 t;  
    $ Z0 M2 E8 D# [4 t
44.     for(t=0;t<4;t++)  
    5 o$ C6 _: C* D9 u& @
45.     {  
    
46.         temp_val+=(AD_Value[t] & 0xffff);  
    
47.     }  
    2 ^0 g) f% d. T7 b
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。



其次是ADC2配置代码和使能代码：

1. //初始化ADC2  
   : f6 Q7 @0 S$ S0 \# V3 E- Z( R
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  
   
4. //相应管脚PC0~3  
   , D/ m# }) x1 O3 q  a
5. void Adc2_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   3 j1 {* S! W8 E( R7 d+ D/ |* d1 U+ V
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   / i3 f: H. o0 ~+ s$ D
9.   
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_ADC2    , ENABLE );   //使能ADC2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  
    # X4 @( P- e7 B: I8 t9 w. W
14.   
    
15.     //PB0,1 作为模拟通道输入引脚  
    * M( T4 K* q- S% L% T! e' W
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);   
    
19.   
    - [6 H8 ]/ d/ ]; ?" R! ]0 F
20.     ADC_DeInit(ADC2);  //复位ADC2,将外设 ADC2 的全部寄存器重设为缺省值  
    & ]2 ~+ F: r  h" Q9 t" H' Y; y) ]" T" p
21.   
    4 o0 C& S: h& t2 @1 F5 h& @3 M/ k
22.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;    //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式  
      p& T7 a$ C0 P: G1 V, ?
23.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; //模数转换工作在扫描模式  
    5 U3 u. B. {1 k
24.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模数转换工作在连续转换模式  
    ' `3 X, g5 `2 D) p; B( w
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     
    
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_11, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_12, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
      l7 c8 T5 B0 v' E: |+ I
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_13, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
34.   
    
35.     ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);                                        //使能ADC2的外部触发模式   
    
36.   
    
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）  
    : M/ p8 H/ ^+ H
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  
   + o/ Y' s6 ?: s  Q/ r
3. u16 Get_Multi_Adc2(void)  
   
4. {  
   " f# `$ `  T3 c: J
5.     u32 temp_val=0;  
     h2 B5 u9 r3 [; s3 Q; G8 g7 @0 \
6.     u8 t;  
   
7.     for(t=0;t<4;t++)  
   . K+ y) S% o5 H4 U0 v. W" f
8.     {  
   
9.         temp_val+=((AD_Value[t]>>16) & 0xffff);  
   4 i: V. _" ~, {3 W" I* J
10.     }  
    8 D& r% z' q; O  S! L. B
11.     return temp_val/4;  
    5 a0 B8 |# z2 d* x$ I0 E0 g
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。
- p( A* Q% W( ]' z& M& D4 N" V! }
) U6 f4 H- q4 G

, l3 T1 R+ f: U6 C/ s% [

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？