46.1 初学者重要提示
  学习本章节前，务必优先学习第44章，需要对ADC的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
  开发板右上角有个跳线帽，可以让ADC的稳压基准接3.3V或者2.5V，本章例子是接到3.3V。
  STM32H7的ADC支持偏移校准和线性度校准。
  STM32H7的ADC多通道并不是同步采样的，本质上是通过内部的多路选择器不断切换实现的，一个采集完毕了才会采集另一个。
46.2 ADC稳压基准硬件设计
注：学习前务必优先看第14章的2.1小节，对电源供电框架有个了解。


ADC要采集的准确，就需要有一个稳定的稳压基准源，V7开发板使用的LM285D-2.5，即2.5V的基准源。硬件设计如下：

关于这个原理图要注意以下问题：


LM285D-2.5输出的是2.5V的稳压基准，原理图这里做了一个特别的处理，同时接了一个上拉电阻到VDDA（3.3V），然后用户可以使用开发板右上角的跳线帽设置Vref选择3.3V稳压还是2.5V稳压。

下面再来了解下LM285的电气特性：

通过这个表，我们要了解以下几点知识：


  LM285的典型值是2.5V，支持的最小值2.462V，最大值2.538V。工作电流是20uA到20mA，温飘是±20ppm/℃
  Iz是Reference current参考电流的意思：
  参考电流是20uA到1mA，温度25℃，参考电压最大变化1mV。
  参考电流是20uA到1mA，全范围温度（−40°C to 85°C），参考电压最大变化1.5mV。
  参考电流是1mA到20mA，温度25℃，参考电压最大变化10mV。
  参考电流是1mA到20mA，全范围温度（−40°C to 85°C），参考电压最大变化30mV。



那么问题来了，V7开发板上LM285的参考电流是多少？ 简单计算就是：


（VDDA – 2.5V） /  1K  =（3.3 – 2.5V） / 1K = 0.8mA。


46.3 ADC驱动设计
ADC做DMA数据传输的实现思路框图如下：

下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。


46.3.1 ADC软件触发  
ADC转换既可以选择外部触发也可以选择软件触发。我们这里选择的是软件触发方式的多通道转换，即连续转换序列，软件触发。对应的时序如下（在第44章的2.7小节有详细讲解软件触发和硬件触发的时序）：。


ADSTART表示软件启动转换。


ADSTP表示停止转换。


EOC表示一个通道转换结束。


EOS表示所有通道转换结束。

关于这个时序图的解读：

配置为连续转换的话，软件启动ADSTART会开启所有通道转换，全部转换完毕后，继续进行下一轮转换。调用了停止转换ADSTP后，会停止转换。

每个通过转换完毕有个EOC标志，所有通道转换完毕有个EOS标志。


46.3.2 ADC时钟源选择
根据第44章2.2小节的讲解，我们知道ADC有两种时钟源可供选择，可以使用来自AHB总线的系统时钟，也可以使用PLL2，PLL3，HSE，HSI或者CSI时钟。


如果采用AHB时钟，不需要做专门的配置，而采用PLL2，PLL3时钟需要特别的配置，下面是使用AHB或者PLL2时钟的配置。


  通过宏定义设置选择的时钟源
使用哪个时钟源，将另一个注释掉即可：

1. <blockquote>/* 选择ADC的时钟源 */

复制代码

  PLL2或者AHB时钟源配置

1. <blockquote>#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)

复制代码

对于PLL2的时钟输出，直接使用STM32CubeMX里面的时钟树配置即可，效果如下：

选择PLL2P输出作为ADC时钟源：

  ADC分频设置
无论是使用AHB时钟还是PLL2时钟都支持分频设置：

AHB支持下面三种分频设置：

1. <blockquote>#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_0)  

复制代码

PLL2支持下面几种分频设置：

1. <blockquote>#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1       ((uint32_t)0x00000000)                                       

复制代码

有了这些认识后再看实际的分频配置就好理解了：

1. <blockquote>#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)

复制代码

46.3.3 ADC的DMA配置
由于函数HAL_ADC_Start_DMA封装的DMA传输函数是HAL_DMA_Start_IT。而我们这里仅需要用到DMA传输，而用不到中断，所以不开启对应的NVIC即可，这里使用的是DMA1_Stream1，测量了PC0，Vbat/4，VrefInt和温度四个通道。

1. <blockquote>1.    /*

复制代码

这里把几个关键的地方阐释下：


  第11 - 13行，对作为局部变量的HAL库结构体做初始化，防止不确定值配置时出问题。
  第17 - 38行，前面2.2小节已经讲解，ADC时钟源选择AHB时钟还是PLL时钟。
  第41 – 46行，选择PC0作为数据采集引脚。
  第49- 68行，配置DMA的基本参数，注释较详细。这里是采用的ADC外设到内部SRAM的传输方向，数据带宽设置16bit，循环传输模式。
  第71行，这行代码比较重要，应用中容易被遗忘，用于关联ADC句柄和DMA句柄。在用户调用ADC的DMA传输方式函数HAL_ADC_Start_DMA时，此函数内部调用的HAL_DMA_Start_IT会用到DMA句柄。
  第75 - 107行，主要是ADC的配置，注释较详细，配置ADC3为16bit模式，扫描多通道，连续转换，软件触发。
  第111 – 114行，这里的是采用的ADC偏移校准，如果要采用线性度校准，
  第119 -129行，配置ADC多通道采样的第1个序列。这里使用的通道10是PC0引脚的复用功能，不是随意设置的。另外注意转换速度的计算，在程序里面有注释。
  第139 – 151行，配置ADC多通道采样的第2个序列，采样的Vbat/4电压。
  第154 – 166行，配置ADC多通道采样的第3个序列，采样的VrefInt电压。
  第169 – 181行，配置ADC多通道采样的第4个序列，采样的温度。
  第185 – 188行，启动ADC的DMA方式数据传输。
46.3.4 DMA存储器选择注意事项
由于STM32H7 Cache的存在，凡是CPU和DMA都会操作到的存储器，我们都要注意数据一致性问题。对于本章节要实现的功能，要注意读Cache问题，防止DMA已经更新了缓冲区的数据，而我们读取的却是Cache里面缓存的。这里提供两种解决办法：


  方法一：
关闭DMA所使用SRAM存储区。

1. /* 配置SRAM的MPU属性为Device或者Strongly Ordered，即关闭Cache */
   
2. MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
   
3. MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
   
4. MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
   
5. MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
   
6. MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
   
7. MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
   
8. MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
   
9. MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
   
10. MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    
11. MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    
12. MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

复制代码

  方法二：
设置SRAM的缓冲区做32字节对齐，大小最好也是32字节整数倍，然后调用函数SCB_InvalidateDCache_by_Addr做无效化操作即可，保证CPU读取到的数据是刚更新好的。

本章节配套例子是直接使用的方法二。例子中变量的定义方式如下：

1. /* 方便Cache类的API操作，做32字节对齐 */
   
2. #if defined ( __ICCARM__ )
   
3. #pragma location = 0x38000000
   
4. uint16_t ADCxValues[4];
   
5. #elif defined ( __CC_ARM )
   
6. ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint16_t ADCxValues[4]);
   
7. #endif

复制代码

对于IAR需要#pragma location指定位置，而MDK通过分散加载即可实现，详情看前面第26章，有详细讲解。


46.3.5 读取DMA缓冲数据
程序中配置的DMA缓冲区可以存储4次ADC的转换数据，正好ADCxValues[0]对应PC0引脚的采样电压，ADCxValues[1]对应Vbat/4电压，ADCxValues[2]对应VrefInt采样的电源，ADCxValues[3]对应温度采样值。


具体实现代码如下：

1. <blockquote>/*

复制代码

46.4 ADC板级支持包（bsp_adc.c）
ADC驱动文件bsp_adc.c提供了如下函数：

• bsp_InitADC
•   bsp_GetAdcValues
  

46.4.1 函数bsp_InitADC
函数原型：

void bsp_InitADC(void)

函数描述：


此函数用于初始化ADC，采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。


注意事项：


关于此函数的讲解在本章2.3小节。
使用举例：


作为初始化函数，直接在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。


46.4.2 函数bsp_GetAdcValues
函数原型：


void bsp_GetAdcValues(void)

函数描述：


此函数用于获取ADC的转换数据。


注意事项：


关于此函数的讲解在本章2.4和2.5小节。
使用举例：


根据需要，周期性调用即可。


46.5 ADC驱动移植和使用
ADC驱动的移植比较方便：


  第1步：复制bsp_adc.c和bsp_adc.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
  第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO、TIM，DMA和ADC驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
  第3步，应用方法看本章节配套例子即可，另外就是根据自己的需要做配置修改。



46.6 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如

  第1阶段，上电启动阶段：


这部分在第14章进行了详细说明。
  第2阶段，进入main函数：   


第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED，串口和ADC。
第2步，周期性的打印ADC采集的多通道数据。




46.7 实验例程说明（MDK）
配套例子：


V7-024-ADC+DMA的多通道采集


实验目的：


学习ADC + DMA的多通道采集实现。
实验内容：


例子默认用的PLL时钟供ADC使用，大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到AHB时钟。
采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
每隔500ms，串口会打印一次。
板子正常运行时LED2闪烁。
PC0引脚位置（稳压基准要短接3.3V）：

上电后串口打印的信息：


波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：


  系统栈大小分配：

  RAM空间用的DTCM：

  硬件外设初始化


硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

1. <blockquote>/*

复制代码

  MPU配置和Cache配置：


数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。







  主功能：


主程序实现如下操作：


每隔500ms，串口会打印一次ADC采集 的PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。

1. <blockquote>/*

复制代码

46.8 实验例程说明（IAR）
配套例子：


V7-024-ADC+DMA的多通道采集


实验目的：


学习ADC + DMA的多通道采集实现。
实验内容：


例子默认用的PLL时钟供ADC使用，大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到AHB时钟。
采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
每隔500ms，串口会打印一次。
板子正常运行时LED2闪烁。
PC0引脚位置（稳压基准要短接3.3V）：

上电后串口打印的信息：


波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：


  系统栈大小分配：

  RAM空间用的DTCM：

  硬件外设初始化


硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: bsp_Init
   
4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
   
5. *    形    参：无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. void bsp_Init(void)
   
10. {
    
11.     /* 配置MPU */
    
12.     MPU_Config();
    
13.    
    
14.     /* 使能L1 Cache */
    
15.     CPU_CACHE_Enable();
    
16. 
    
17.     /*
    
18.        STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
    
19.        - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
    
20.        - 设置NVIV优先级分组为4。
    
21.      */
    
22.     HAL_Init();
    
23. 
    
24.     /*
    
25.        配置系统时钟到400MHz
    
26.        - 切换使用HSE。
    
27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    
28.     */
    
29.     SystemClock_Config();
    
30. 
    
31.     /*
    
32.        Event Recorder：
    
33.        - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
    
34.        - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
    
35.     */   
    
36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    
37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    
38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    
39.     EventRecorderStart();
    
40. #endif
    
41.    
    
42.     bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    
43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    
44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    
45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    
46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    
47.     bsp_InitADC();     /* 初始化ADC */
    
48. }

复制代码

  MPU配置和Cache配置：


数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: MPU_Config
   
4. *    功能说明: 配置MPU
   
5. *    形    参: 无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void MPU_Config( void )
   
10. {
    
11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    
12. 
    
13.     /* 禁止 MPU */
    
14.     HAL_MPU_Disable();
    
15. 
    
16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
    
17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    
18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    
19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    
20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    
21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    
22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    
23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    
25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    
26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    
27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
28. 
    
29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
30.    
    
31.    
    
32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    
33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    
34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    
35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    
36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    
37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    
38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    
39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    
41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    
42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    
43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
44.    
    
45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
46. 
    
47.     /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate，no write allocate */
    
48.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    
49.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    
50.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    
51.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    
52.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    
53.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    
54.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
55.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    
56.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    
57.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    
58.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
59. 
    
60. HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
61. 
    
62.     /*使能 MPU */
    
63.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    
64. }
    
65. 
    
66. /*
    
67. *********************************************************************************************************
    
68. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
    
69. *    功能说明: 使能L1 Cache
    
70. *    形    参: 无
    
71. *    返 回 值: 无
    
72. *********************************************************************************************************
    
73. */
    
74. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    
75. {
    
76.     /* 使能 I-Cache */
    
77.     SCB_EnableICache();
    
78. 
    
79.     /* 使能 D-Cache */
    
80.     SCB_EnableDCache();
    
81. }

复制代码

  主功能：


主程序实现如下操作：


每隔500ms，串口会打印一次ADC采集 的PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。

1. <blockquote>/*

复制代码

46.9 总结
本章节就为大家讲解这么多，ADC多通道采样在实际项目中也比较实用，望初学者熟练掌握。