2 |+ q# j7 P# G7 S4 Q在本次项目中，限于空间要求我们选用了STM32F030F4作为控制芯片。这款MCU不但封装紧凑，而且自带的Flash空间也非常有限，所以我们选择了LL库实现。在本文中我们将介绍基于LL库的ADC的DMA采集方式。
* a4 n# |* z& c9 e5 _+ \8 ?

1、概述
这次我们使用DMA方式实现对AD的采集，在遗忘我们使用HAL库和标准库都做过，这次我们使用LL库来实现。接下来我们简单了解一下STM32F030F4中的ADC和DMA。


首先看一看ADC，STM32F030F4是12位的ADC。它有多达19个多路复用通道，允许它测量来自16个外部和2个内部源的信号。各种通道的A/D转换可采用单通道、连续通道、扫描通道或不连续通道进行。ADC的结果存储在左对齐或右对齐的16位数据寄存器中。ADC结构图如下：
# Z1 M+ C& Z$ ?- Z- V7 ^8 S

这次我们只使用第1路外部输入。接下来说一说DMA，直接内存访问(DMA)用于在外设和内存以及内存到内存之间提供高速数据传输。DMA可以在没有任何CPU操作的情况下快速移动数据。这使CPU资源可以用于其他操作。STM32F030F4中的DMA控制器有5个通道，每个通道用于管理来自一个或多个外围设备的内存访问请求。它有一个仲裁器来处理DMA请求之间的优先级。DMA结构图如下：
( \- i6 M: V. n7 l' d! o; y

这次我们也使用DMA的第1通道。

! i4 R1 O2 T9 x! K6 p/ ^9 |% r8 O$ d
$ Y/ p2 o* w+ }2 b. h, I; C2、ADC配置
3 p' T- I' Z9 c) Y在使用之前我们需要对ADC和DMA的相关寄存器惊醒必要的配置，才能实现我们想要的功能。我们来看看ADC需要配置的寄存器。ADC需要注意的寄存器主要有两个：ADC控制寄存器（ADC_CR）和ADC配置寄存器1(ADC_CFGR1)。首先我们来说说ADC控制寄存器（ADC_CR），器结构如下：
* T0 s6 q5 I/ o6 @8 o1 y5 o

关于ADC控制寄存器（ADC_CR），有几个设置需要说明一下。

: {: N) ?- g* a9 _# v
ADCAL：ADC校准，设置该位可以软件启动校准，校准完成硬件会复位掉这一位。需要注意的是只有ADC处于失能状态，软件对ADCAL的操作才是有效的。也就是说软件对ADCAL操作时，ADC控制寄存器（ADC_CR）必须是全复位状态，即ADCAL=0，ADSTART=0，ADSTP=0， ADDIS=0和 ADEN=0。
* {( c7 @% K( `' m. i% N* V% G
$ e7 F5 c0 X5 m5 q4 U( N
ADSTART: ADC启动转换命令。需要注意只有在ADC已启用，并且没有禁用ADC的挂起请求。也就是说ADEN=1和ADDIS=0时，软件对ADSTART的操作才有效。

% R0 J) E; d. F& o) A+ Z
ADEN: ADC使能命令。只有在ADC控制寄存器（ADC_CR）处于全复位状态，即ADCAL=0，ADSTART=0，ADSTP=0，ADDIS=0 和 ADEN=0下，软件对ADEN的操作才有效。这就有一个问题，如果你使用了ADCAL必须等校准完成，才能使能，否则无效。

; w- f; D! `! |' L/ g
接下来我们看一看ADC配置寄存器1(ADC_CFGR1)，其结构如下：
) M. t! \' c1 S# F

关于ADC配置寄存器1(ADC_CFGR1)，我们需要关注：CONT（转换模式）、EXTEN[1:0]（外部触发使能）、DMACFG（DMA访问配置）、DMAEN（DMA访问使能）。需要说明的是，这几个配置都必须在启动转换前完成配置，即配置时ADSTART=0。

1 u- P' C; Q( Q
$ J/ W0 R0 Q6 k8 i2 u3、DMA配置
' e* L4 g. B& {/ d2 t2 G, Z1 s配置了ADC还需要配置DMA才能实现我们的想法。关于DMA的配置我们主要说一下4个寄存器：DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx）、DMA通道数据数量寄存器（DMA_CNDTRx）、DMA通道外设地址寄存器（DMA_CPARx）、DMA通道内存地址寄存器（DMA_CMARx）。

9 m: d5 s+ @( c! R: N
首先，我们来看看DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx），其结构如下：
0 h. A' `$ U' W7 v- n

对于DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx），我们需要关注如下位：MSIZE[1:0]（内存大小）、PSIZE[1:0] （外设大小）、MINC（内存的增加模式）、PINC（外设增加模式）、CIRC（循环模式）、DIR（数据传输方向）、EN（通道使能）。除通道使能外，其它均可通过初始化函数进行配置。


接下来，我们来看看DMA通道数据数量寄存器（DMA_CNDTRx），其结构如下：

其实DMA通道数据数量寄存器（DMA_CNDTRx）用于配置传送数据的个数，如果是往内存中写，就是内存缓冲区的大小，单位与配置寄存器中MSIZE和PSIZE有关。接下来，我们来看一看DMA通道外设地址寄存器（DMA_CPARx），其结构如下：
7 t$ T' ^! c. X

       对于DMA通道外设地址寄存器（DMA_CPARx），就是存储外设的地址，如果我们的外设是ADC，那就是ADC的地址。最后，我们来看一看DMA通道内存地址寄存器（DMA_CMARx），其结构如下：
5 ]  }+ i1 K5 y* C4 C+ s: D6 g

       对于DMA通道内存地址寄存器（DMA_CMARx），其存储的就是对应的变量在内存中的地址，就是我们开辟的数据缓存区的首地址。


% y, g4 v5 Z5 u. f4 W5 j4、软件实现
我们已经说明了ADC和DMA的配置，在这一小节，我们将根据我们前面的分析实现代码。首先来实现ADC的配置代码。
3 e' a7 ~: t) D9 }$ S+ G

1. /* ADC 初始化配置 */
   
2. 
   % J& [' i6 W$ k! c* M5 M  ~
3. static void ADC_Init_Configuration(void)
   : @* R* i; i2 G3 g" ?; g% C
4. 
   
5. {
   6 E/ v) w8 A  O$ \# ~- P6 N
6. 
   4 I+ u0 q: I' _
7. LL_ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct = {0};
   9 ?0 J; c+ m8 Q$ U+ ?
8. 
   * x. [5 P/ f* P9 I, Z' M3 L" g9 U/ S6 _
9. LL_ADC_REG_InitTypeDef ADC_REG_InitStruct = {0};
   $ ~4 v) e) Z' o" H" M8 V6 l( W
10. 
    
11. 
    + ^5 S+ ]) N- m
12. 
    
13. LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
14. 
    
15. 
    ; H' h* V7 H, r7 D" o/ ^, G
16. 
      O$ y1 C( C$ M9 _$ n1 V# i
17.   /* ADC相关外设时钟使能 */
    5 a& r& m9 o: G4 ?+ A! G% L
18. 
    : c1 x" Z9 u4 n! ~6 A
19. LL_APB1_GRP2_EnableClock(LL_APB1_GRP2_PERIPH_ADC1);
    
20. 
    
21. LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOA);
    . d* w, y* z4 u* S1 r
22. 
    * Y+ z/ x6 u( X6 x& A% X# s8 S0 Z) |
23. 
    
24. 
    6 I, E8 J# m4 k9 i# L$ E' x* k
25.   /**ADCGPIO 配置：PA0   ------> ADC_IN0  */
    ( {# G% p. P* L, `" G
26. 
    1 T/ K# H; v) ?) o+ ^! U
27. GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_0;
    " ^# w7 L  w& k. }: q1 a2 G
28. 
    
29. GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ANALOG;
    
30. 
    
31. GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;
    
32. 
    ; m) K, d  q0 J# C4 i) y# F
33. LL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
34. 
    % f2 o0 ~( t/ h' q; L5 Q
35.   /* ADCDMA初始化 */
    
36. 
    ' o+ ]" a( a: ^9 ~; O; r& ?0 V
37. LL_DMA_SetDataTransferDirection(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1,LL_DMA_DIRECTION_PERIPH_TO_MEMORY);
    
38. 
    * q1 ^% |2 z; ~5 ]
39.   LL_DMA_SetChannelPriorityLevel(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PRIORITY_LOW);
    - j$ H9 t# z, }( W5 h, U# t
40. 
    
41. 
    7 S, z4 H6 }% ^# G& K8 L. t
42. 
    
43. LL_DMA_SetMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MODE_CIRCULAR);
    ( A$ g7 w9 [5 z2 }. `8 f
44. 
    ; A; a1 Z* o, P7 I( V6 `& l4 h
45. LL_DMA_SetPeriphIncMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1,LL_DMA_PERIPH_NOINCREMENT);
    
46. 
    
47. LL_DMA_SetMemoryIncMode(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1,LL_DMA_MEMORY_INCREMENT);
    ! u; f( D! ?7 A* T( s4 q
48. 
    
49. LL_DMA_SetPeriphSize(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_PDATAALIGN_WORD);
    ) W  e" K- J: s3 U# T. u- |
50. 
    
51. LL_DMA_SetMemorySize(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_1, LL_DMA_MDATAALIGN_WORD);
      ^! n4 ~0 R# M' Y
52. 
    . h& {( i* ^' D+ t
53. LL_DMA_SetDataLength(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1,ADBufferSize);
    " J  T3 z0 k0 t6 D
54. 
    ( @- o. f; B; X; e
55. LL_DMA_SetPeriphAddress(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1,LL_ADC_DMA_GetRegAddr(ADC1,LL_ADC_DMA_REG_REGULAR_DATA));
    ' H; {! _8 [$ {  ~* y# ~
56. 
    
57. LL_DMA_SetMemoryAddress(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1,(uint32_t)ADC_ConvertedValue);
    $ }5 b/ w6 I  ~: h
58. 
    
59. 
    1 x/ c0 s2 _( n
60. 
    
61.   LL_DMA_EnableChannel(DMA1,LL_DMA_CHANNEL_1);
    
62. 
    
63. 
    3 x$ G7 q% z1 g0 z: \. b
64. 
    
65.   /* 配置ADC通道 */
    , B4 x8 C1 K# ]7 ]
66. 
    - p% Y. `' x$ {4 [" Z* p
67. LL_ADC_REG_SetSequencerChAdd(ADC1, LL_ADC_CHANNEL_0);
    
68. 
    
69. 
    
70. 
    1 ]/ l& o  V/ T/ D" ~
71.   /* 配置ADC的全局特性：时钟、分辨率、数据对齐和转换次数 */
    
72. 
    ; O3 m8 b! b2 }( T* Y7 M6 r/ ^& ]
73. ADC_InitStruct.Clock = LL_ADC_CLOCK_ASYNC;
    8 m2 Q9 h0 d5 D3 u) |0 U$ q
74. 
    
75. ADC_InitStruct.Resolution = LL_ADC_RESOLUTION_12B;
    
76. 
    
77.   ADC_InitStruct.DataAlignment= LL_ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;
    3 P; L# ^# e4 D
78. 
    
79. ADC_InitStruct.LowPowerMode = LL_ADC_LP_MODE_NONE;
    3 w! s& [! ?: Z9 @; ^! D
80. 
    
81. LL_ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
    ' o$ m, d, K' i. d
82. 
    . J! J+ Q. N7 h
83. ADC_REG_InitStruct.TriggerSource = LL_ADC_REG_TRIG_SOFTWARE;
    3 Y5 b- Y0 G0 R& R
84. 
    
85. ADC_REG_InitStruct.SequencerDiscont = LL_ADC_REG_SEQ_DISCONT_DISABLE;
    
86. 
    
87. ADC_REG_InitStruct.ContinuousMode = LL_ADC_REG_CONV_CONTINUOUS;
    0 o6 H4 N( y' v( n* M$ C
88. 
    ! B5 l7 ?$ F* I8 y! Z/ {
89. ADC_REG_InitStruct.DMATransfer = LL_ADC_REG_DMA_TRANSFER_UNLIMITED;
    
90. 
    
91. ADC_REG_InitStruct.Overrun = LL_ADC_REG_OVR_DATA_PRESERVED;
    
92. 
    
93. LL_ADC_REG_Init(ADC1, &ADC_REG_InitStruct);
    
94. 
    & J- B% {3 o2 d6 Z8 Q( Q
95. LL_ADC_REG_SetSequencerScanDirection(ADC1,LL_ADC_REG_SEQ_SCAN_DIR_FORWARD);
    ( {8 v& N$ ]3 c( _- `6 f* J
96. 
    ) k. t- J9 ?4 j- z9 {
97. LL_ADC_SetSamplingTimeCommonChannels(ADC1,LL_ADC_SAMPLINGTIME_239CYCLES_5);
    
98. 
    & C' p) T# c1 T& S, G" m) {3 Q
99. LL_ADC_DisableIT_EOC(ADC1);
    
100. 
     2 X4 D& T" E0 `" W+ }" Y7 Q
101. LL_ADC_DisableIT_EOS(ADC1);
     ( C% Z; H. n# H/ D; s- x& p, T( D- J5 Q
102. 
     6 H' q; o6 Q2 f
103. LL_ADC_StartCalibration(ADC1);
     
104. 
     
105.   while(LL_ADC_IsCalibrationOnGoing(ADC1));
     
106. 
     
107. LL_ADC_Enable(ADC1);
     
108. 
     
109. LL_ADC_REG_SetDMATransfer(ADC1,LL_ADC_REG_DMA_TRANSFER_UNLIMITED);
     $ O) y  {8 t2 R- V  m; p, ^
110. 
     
111. LL_ADC_REG_StartConversion(ADC1);
       m! R6 Y8 T6 Y9 Q* V
112. 
     
113. }
     & [: Y. b. R% ?7 W  x
114. 
     - `6 D% o! n# X/ o
115. 其实在ADC的初始化配置中也对DMA作了配置，但DMA还需要对始终和中断进行配置。
     
116. 
     ' j" `4 U  r( }# V0 R( g! O
117. /**  DMA 控制器初始化配置  */
     
118. 
     
119. static void DMA_Init_Configuration(void)
     ! t( z- b4 {1 g* L* {0 V$ E
120. 
     ; g5 V& g7 F: m* g! N( |
121. {
     / B+ G- i3 j' P  y
122. 
     ! [. t9 W% j; H) x2 {- Q: z* M; c
123.   /* DMA 控制器时钟使能 */
     % X4 F! d, R7 u. ]
124. 
     
125. LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_DMA1);
     
126. 
     
127.   /*DMA1_Channel1_IRQn中断配置 */
     ! @7 A- E. e6 w/ d: v% p
128. 
     # y5 X# C# W" E5 E
129. NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0);
     ) X7 ~: w# K. Z. Y
130. 
     
131. NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
     
132. }

复制代码

配置后，ADC的寄存器如下：
" i% E+ s' k% {+ M# R9 X, n

配置后，DMA的寄存器如下：

       其实，到这里ADC采集世纪上已经实现了，DMA已经将数据从ADC读出来存到了指定的内存区域，后续的处理就很简单了。

4 S. U8 b$ K% l( B& Q9 J
2 x( i/ D6 i1 f1 S" O( j5 K5、总结
( k0 b; |4 M4 a0 ^- I8 l我们已经实现了基于LL库使用DMA方式获取ADC的数据。下面我们就下载到目标设备并检测一下结果。测试结果如下：
6 V1 T" J6 e6 X

上图中，上部是计算完成的物理量值，下部则是DMA写到内存缓存区的ADC的原始码值。
# l- ?( u; L* c& r/ z
& p8 r) q$ j, _' D
5 L" I; T6 \8 ^* i
$ X! f# `" }7 z+ b
9 {) j5 }  ]/ ?
9 ^; J7 |; U+ ?0 I/ Q
$ h% \8 ]  n, d4 U. p) I
* X6 E/ A3 b1 @3 |$ f
# u) f, E# y) Y/ ^- @& j