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STM32 DMA USART ADC

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苏城123 发布时间:2017-8-29 14:48
这是一个综合的例子,演示了ADC模块、DMA模块和USART模块的基本使用。
我们在这里设置ADC为连续转换模式,常规转换序列中有两路转换通道,分别是ADC_CH10(PC0)和ADC_CH16(片内温度传感器)。因为 使用了自动多通道转换,数据的取出工作最适合使用DMA方式取出,so,我们在内存里开辟了一个u16 AD_Value[2]数组,并设置了相应的DMA模块,使ADC在每个通道转换结束后启动DMA传输,其缓冲区数据量为2个HalfWord,使两路通 道的转换结果自动的分别落到AD_Value[0]和AD_Value[1]中。
然后,在主函数里,就无需手动启动AD转换,等待转换结束,再取结果了。我们可以在主函数里随时取AD_Value中的数值,那里永远都是最新的AD转换结果。
如果我们定义一个更大的AD_Value数组,并调整DMA的传输数据量(BufferSize)可以实现AD结果的循环队列存储,从而可以进行各种数字滤波算法。
接着,取到转换结果后,根据V=(AD_Value/4096)*Vref+的公式可以算出相应通道的电压值,也可以根据  T(℃) =  (1.43 - Vad)/34*10^(-6) + 25的算法,得到片内温度传感器的测量温度值了。
通过重新定义putchar函数,及包含"stdio.h"头文件,我们可以方便的使用标准C的库函数printf(),实现串口通信。
相关的官方例程,可以参考FWLib V2.0的ADC\ADC1_DMA和USART\printf两个目录下的代码。本代码例子是基于万利199的开发板EK-STM32F实现,CPU=STM32F103VBT6

  1. 本文件实现ADC模块的基本功能
  2. * 设置ADC1的常规转换序列包含CH10和CH16(片内温度传感器)
  3. * 设置了连续转换模式,并使用DMA传输
  4. * AD转换值被放在了AD_Value[2]数组内,[0]保存CH0结果,[1]保存CH16结果
  5. * GetVolt函数计算[0]的值对应的电压值(放大100倍,保留2位小数)
  6. * GetTemp函数计算[1]的值对应的温度值,计算公式在相应函数内有说明
  7. *  作者:jjldc(九九)
  8. *******************************************************************************/

  9. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
  10. #include "stm32f10x_lib.h"
  11. #include "stdio.h"

  12. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
  13. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
  14. #define ADC1_DR_Address    ((u32)0x4001244C)
  15. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
  16. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
  17. vu16 AD_Value[2];
  18. vu16 i=0;
  19. s16  Temp;
  20. u16  Volt;

  21. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
  22. void RCC_Configuration(void);
  23. void GPIO_Configuration(void);
  24. void NVIC_Configuration(void);
  25. void USART1_Configuration(void);
  26. void ADC1_Configuration(void);
  27. void DMA_Configuration(void);

  28. int fputc(int ch, FILE *f);
  29. void Delay(void);
  30. u16 GetTemp(u16 advalue);
  31. u16 GetVolt(u16 advalue);
  32. /* Private functions ---------------------------------------------------------*/
  33. /*******************************************************************************
  34. * Function Name  : main
  35. * Description    : Main program.
  36. * Input          : None
  37. * Output         : None
  38. * Return         : None
  39. *******************************************************************************/
  40. int main(void)
  41. {
  42.     RCC_Configuration();
  43.     GPIO_Configuration();
  44.     NVIC_Configuration();
  45.     USART1_Configuration();
  46.     DMA_Configuration();
  47.     ADC1_Configuration();
  48.    
  49.     //启动第一次AD转换
  50.     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
  51.     //因为已经配置好了DMA,接下来AD自动连续转换,结果自动保存在AD_Value处  
  52.    
  53.     while (1)
  54.     {
  55.         Delay();
  56.         Temp = GetTemp(AD_Value[1]);
  57.         Volt = GetVolt(AD_Value[0]);
  58.         USART_SendData(USART1, 0x0c);       //清屏
  59.         //注意,USART_SendData函数不检查是否发送完成
  60.         //等待发送完成
  61.         while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);

  62.         printf("电压:%d.%d\t温度:%d.%d℃\r\n", \
  63.             Volt/100, Volt%100, Temp/100, Temp%100);
  64.       
  65.     }
  66. }

  67. /*******************************************************************************
  68. * Function Name  : 重定义系统putchar函数int fputc(int ch, FILE *f)
  69. * Description    : 串口发一个字节
  70. * Input          : int ch, FILE *f
  71. * Output         :
  72. * Return         : int ch
  73. *******************************************************************************/
  74. int fputc(int ch, FILE *f)
  75. {
  76.     //USART_SendData(USART1, (u8) ch);
  77.     USART1->DR = (u8) ch;
  78.    
  79.     /* Loop until the end of transmission */
  80.     while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
  81.     {
  82.     }

  83.     return ch;
  84. }

  85. /*******************************************************************************
  86. * Function Name  : Delay
  87. * Description    : 延时函数
  88. * Input          : None
  89. * Output         : None
  90. * Return         : None
  91. *******************************************************************************/
  92. void Delay(void)
  93. {
  94.     u32 i;
  95.     for(i=0;i<0x4f0000;i++);
  96.     return;
  97. }                           

  98. /*******************************************************************************
  99. * Function Name  : GetTemp
  100. * Description    : 根据ADC结果计算温度
  101. * Input          : u16 advalue
  102. * Output         :
  103. * Return         : u16 temp
  104. *******************************************************************************/
  105. u16 GetTemp(u16 advalue)
  106. {
  107.     u32 Vtemp_sensor;
  108.     s32 Current_Temp;
  109.    
  110. //    ADC转换结束以后,读取ADC_DR寄存器中的结果,转换温度值计算公式如下:
  111. //          V25 - VSENSE
  112. //  T(℃) = ------------  + 25
  113. //           Avg_Slope
  114. //   V25:  温度传感器在25℃时 的输出电压,典型值1.43 V。
  115. //  VSENSE:温度传感器的当前输出电压,与ADC_DR 寄存器中的结果ADC_ConvertedValue之间的转换关系为:
  116. //            ADC_ConvertedValue * Vdd
  117. //  VSENSE = --------------------------
  118. //            Vdd_convert_value(0xFFF)
  119. //  Avg_Slope:温度传感器输出电压和温度的关联参数,典型值4.3 mV/℃。

  120.     Vtemp_sensor = advalue * 330 / 4096;
  121.     Current_Temp = (s32)(143 - Vtemp_sensor)*10000/43 + 2500;
  122.     return (s16)Current_Temp;
  123. }


  124. /*******************************************************************************
  125. * Function Name  : GetVolt
  126. * Description    : 根据ADC结果计算电压
  127. * Input          : u16 advalue
  128. * Output         :
  129. * Return         : u16 temp
  130. *******************************************************************************/
  131. u16 GetVolt(u16 advalue)
  132. {
  133.     return (u16)(advalue * 330 / 4096);
  134. }
  135.                         

  136. /*******************************************************************************
  137. * Function Name  : RCC_Configuration
  138. * Description    : 系统时钟设置
  139. * Input          : None
  140. * Output         : None
  141. * Return         : None
  142. *******************************************************************************/
  143. void RCC_Configuration(void)
  144. {
  145.     ErrorStatus HSEStartUpStatus;

  146.     //使能外部晶振
  147.     RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
  148.     //等待外部晶振稳定
  149.     HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
  150.     //如果外部晶振启动成功,则进行下一步操作
  151.     if(HSEStartUpStatus==SUCCESS)
  152.     {
  153.         //设置HCLK(AHB时钟)=SYSCLK
  154.         RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

  155.         //PCLK1(APB1) = HCLK/2
  156.         RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

  157.         //PCLK2(APB2) = HCLK
  158.         RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
  159.       
  160.         //设置ADC时钟频率
  161.         RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div2);

  162.         //FLASH时序控制
  163.         //推荐值:SYSCLK = 0~24MHz   Latency=0
  164.         //        SYSCLK = 24~48MHz  Latency=1
  165.         //        SYSCLK = 48~72MHz  Latency=2
  166.         FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
  167.         //开启FLASH预取指功能
  168.         FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

  169.         //PLL设置 SYSCLK/1 * 9 = 8*1*9 = 72MHz
  170.         RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
  171.         //启动PLL
  172.         RCC_PLLCmd(ENABLE);
  173.         //等待PLL稳定
  174.         while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
  175.         //系统时钟SYSCLK来自PLL输出
  176.         RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
  177.         //切换时钟后等待系统时钟稳定
  178.         while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08);

  179.       
  180.     }

  181.     //下面是给各模块开启时钟
  182.     //启动GPIO
  183.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | \
  184.                            RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD,\
  185.                            ENABLE);
  186.     //启动AFIO
  187.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
  188.     //启动USART1
  189.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
  190.     //启动DMA时钟
  191.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
  192.     //启动ADC1时钟
  193.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

  194. }


  195. /*******************************************************************************
  196. * Function Name  : GPIO_Configuration
  197. * Description    : GPIO设置
  198. * Input          : None
  199. * Output         : None
  200. * Return         : None
  201. *******************************************************************************/
  202. void GPIO_Configuration(void)
  203. {
  204.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  205.     //PC口4567脚设置GPIO输出,推挽 2M
  206.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
  207.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  208.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  209.     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

  210.     //KEY2 KEY3 JOYKEY
  211.     //位于PD口的3 4 11-15脚,使能设置为输入
  212.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 |\
  213.         GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  214.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  215.     GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

  216.     //USART1_TX
  217.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  218.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  219.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  220.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  221.    
  222.     //USART1_RX
  223.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
  224.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  225.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  226.    
  227.     //ADC_CH10--> PC0
  228.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
  229.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
  230.     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

  231. }



  232. /*******************************************************************************
  233. * Function Name  : NVIC_Configuration
  234. * Description    : NVIC设置
  235. * Input          : None
  236. * Output         : None
  237. * Return         : None
  238. *******************************************************************************/
  239. void NVIC_Configuration(void)
  240. {
  241.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  242. #ifdef  VECT_TAB_RAM
  243.     // Set the Vector Table base location at 0x20000000
  244.     NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);
  245. #else  /* VECT_TAB_FLASH  */
  246.     // Set the Vector Table base location at 0x08000000
  247.     NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);
  248. #endif

  249.     //设置NVIC优先级分组为Group2:0-3抢占式优先级,0-3的响应式优先级
  250.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  251.     //串口中断打开
  252.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;
  253.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  254.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  255.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  256.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  257. }


  258. /*******************************************************************************
  259. * Function Name  : USART1_Configuration
  260. * Description    : NUSART1设置
  261. * Input          : None
  262. * Output         : None
  263. * Return         : None
  264. *******************************************************************************/
  265. void USART1_Configuration(void)
  266. {
  267.     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  268.    
  269.     USART_InitStructure.USART_BaudRate = 19200;
  270.     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  271.     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  272.     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
  273.     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  274.     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
  275.     USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
  276.    
  277.     USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
  278.    
  279.     USART_Cmd(USART1, ENABLE);
  280. }

  281. /*******************************************************************************
  282. * Function Name  : ADC1_Configuration
  283. * Description    : ADC1设置(包括ADC模块配置和自校准)
  284. * Input          : None
  285. * Output         : None
  286. * Return         : None
  287. *******************************************************************************/
  288. void ADC1_Configuration(void)
  289. {
  290.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

  291.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  292.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
  293.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;  //连续转换开启
  294.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
  295.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  296.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2;     //设置转换序列长度为2
  297.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
  298.    
  299.     //ADC内置温度传感器使能(要使用片内温度传感器,切忌要开启它)
  300.     ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
  301.    
  302.     //常规转换序列1:通道10
  303.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_13Cycles5);
  304.     //常规转换序列2:通道16(内部温度传感器),采样时间>2.2us,(239cycles)
  305.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5);
  306.    
  307.     // Enable ADC1
  308.     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
  309.     // 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)
  310.     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
  311.    
  312.     // 下面是ADC自动校准,开机后需执行一次,保证精度
  313.     // Enable ADC1 reset calibaration register
  314.     ADC_ResetCalibration(ADC1);
  315.     // Check the end of ADC1 reset calibration register
  316.     while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

  317.     // Start ADC1 calibaration
  318.     ADC_StartCalibration(ADC1);
  319.     // Check the end of ADC1 calibration
  320.     while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
  321.     // ADC自动校准结束---------------
  322.    
  323. }

  324. /*******************************************************************************
  325. * Function Name  : DMA_Configuration
  326. * Description    : DMA设置:从ADC模块自动读转换结果至内存
  327. * Input          : None
  328. * Output         : None
  329. * Return         : None
  330. *******************************************************************************/
  331. void DMA_Configuration(void)
  332. {
  333.     DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
  334.    
  335.     DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
  336.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;
  337.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&AD_Value;
  338.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
  339.     //BufferSize=2,因为ADC转换序列有2个通道
  340.     //如此设置,使序列1结果放在AD_Value[0],序列2结果放在AD_Value[1]
  341.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2;
  342.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  343.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  344.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
  345.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
  346.     //循环模式开启,Buffer写满后,自动回到初始地址开始传输
  347.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
  348.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  349.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
  350.     DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
  351.     //配置完成后,启动DMA通道
  352.     DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
  353. }
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