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:- /* 选择ADC的时钟源 */
- #define ADC_CLOCK_SOURCE_AHB /* 选择AHB时钟源 */
- //#define ADC_CLOCK_SOURCE_PLL /* 选择PLL时钟源 */
复制代码
PLL2或者AHB时钟源配置
- #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
- /* 配置PLL2时钟为的72MHz,方便分频产生ADC最高时钟36MHz */
- RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
- PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
- PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2;
- if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- }
- #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
- /* 使用AHB时钟的话,无需配置,默认选择*/
- #endif
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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:
- #define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1 ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_0)
- #define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2 ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_1)
- #define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4 ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE)
- #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV1 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1 /* 这三个仅仅是为了兼容,已经不推荐使用 */
- #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV2 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2
- #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV4 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4
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PLL2支持下面几种分频设置:
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1 ((uint32_t)0x00000000)
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2 ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_0)
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV4 ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_1)
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV6 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV10 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_0))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV12 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV16 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV32 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV64 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_0))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV128 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1))
- #define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV256 ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))
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有了这些认识后再看实际的分频配置就好理解了:
- #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
- /* 采用PLL异步时钟,2分频,即72MHz/2 = 36MHz */
- AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;
- /* 采用AHB同步时钟,4分频,即200MHz/4 = 50MHz */
- #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
- AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
- #endif
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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. /*
- 2. ******************************************************************************************************
- 3. * 函 数 名: bsp_InitADC
- 4. * 功能说明: 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
- 5. * 形 参: 无
- 6. * 返 回 值: 无
- 7. ******************************************************************************************************
- 8. */
- 9. void bsp_InitADC(void)
- 10. {
- 11. ADC_HandleTypeDef AdcHandle = {0};
- 12. DMA_HandleTypeDef DMA_Handle = {0};
- 13. ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
- 14. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
- 15.
- 16. /* ## - 1 - 配置ADC采样的时钟 ####################################### */
- 17. #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
- 18. /* 配置PLL2时钟为的72MHz,方便分频产生ADC最高时钟36MHz */
- 19. RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
- 20. PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
- 21. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25;
- 22. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504;
- 23. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7;
- 24. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7;
- 25. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7;
- 26. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0;
- 27. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
- 28. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
- 29. PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2;
- 30. if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
- 31. {
- 32. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 33. }
- 34. #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
- 35.
- 36. /* 使用AHB时钟的话,无需配置,默认选择*/
- 37.
- 38. #endif
- 39.
- 40. /* ## - 2 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */
- 41. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
- 42.
- 43. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
- 44. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
- 45. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
- 46. HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
- 47.
- 48. /* ## - 3 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */
- 49. __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
- 50. DMA_Handle.Instance = DMA1_Stream1; /* 使用的DMA1 Stream1 */
- 51. DMA_Handle.Init.Request = DMA_REQUEST_ADC3; /* 请求类型采用DMA_REQUEST_ADC3 */
- 52. DMA_Handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; /* 传输方向是从外设到存储器*/
- 53. DMA_Handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外设地址自增禁止 */
- 54. DMA_Handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增使能 */
- 55. DMA_Handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; /* 外设数据位宽选择半字,即16bit */
- 56. DMA_Handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; /* 存储器数据位宽选择半字,即16bit */
- 57. DMA_Handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 循环模式 */
- 58. DMA_Handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; /* 优先级低 */
- 59. DMA_Handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 禁止FIFO*/
- 60. DMA_Handle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 禁止FIFO此位不起作用,用于设置阀值 */
- 61. DMA_Handle.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用,用于存储器突发 */
- 62. DMA_Handle.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用,用于外设突发 */
- 63.
- 64. /* 初始化DMA */
- 65. if(HAL_DMA_Init(&DMA_Handle) != HAL_OK)
- 66. {
- 67. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 68. }
- 69.
- 70. /* 关联ADC句柄和DMA句柄 */
- 71. __HAL_LINKDMA(&AdcHandle, DMA_Handle, DMA_Handle);
- 72.
- 73.
- 74. /* ## - 4 - 配置ADC ########################################################### */
- 75. __HAL_RCC_ADC3_CLK_ENABLE();
- 76. AdcHandle.Instance = ADC3;
- 77.
- 78. #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
- 79. AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8; /* 采用PLL异步时钟,8分频,即72MHz/8
- 80. = 36MHz */
- 81. #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
- 82. AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; /* 采用AHB同步时钟,4分频,即200MHz/4
- 83. = 50MHz */
- 84. #endif
- 85.
- 86. AdcHandle.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_16B; /* 16位分辨率 */
- 87. AdcHandle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE; /* 禁止扫描,因为仅开了一个通道 */
- 88. AdcHandle.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; /* EOC转换结束标志 */
- 89. AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE; /* 禁止低功耗自动延迟特性 */
- 90. AdcHandle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; /* 禁止自动转换,采用的软件触发 */
- 91. AdcHandle.Init.NbrOfConversion = 4; /* 使用了4个转换通道 */
- 92. AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; /* 禁止不连续模式 */
- 93. AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion = 1; /* 禁止不连续模式后,此参数忽略,此位是用来配置不连续
- 94. 子组中通道数 */
- 95.
- 96. AdcHandle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; /* 采用软件触发 */
- 97. AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING; /* 软件触发,此位忽略 */
- 98. AdcHandle.Init.ConversionDataManagement = ADC_CONVERSIONDATA_DMA_CIRCULAR; /* DMA循环模式接收*/
- 99. AdcHandle.Init.BoostMode = DISABLE; /* ADC时钟低于20MHz的话,可以禁止boost */
- 100. AdcHandle.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; /* ADC转换溢出的话,覆盖ADC的数据寄存器 */
- 101. AdcHandle.Init.OversamplingMode = DISABLE; /* 禁止过采样 */
- 102.
- 103. /* 初始化ADC */
- 104. if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK)
- 105. {
- 106. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 107. }
- 108.
- 109.
- 110. /* 校准ADC,采用偏移校准 */
- 111. if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
- 112. {
- 113. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 114. }
- 115.
- 116. /* 配置ADC通道,序列1,采样PC0引脚 */
- 117. /*
- 118. 采用PLL2时钟的话,ADCCLK = 72MHz / 8 = 9MHz
- 119. ADC采样速度,即转换时间 = 采样时间 + 逐次逼近时间
- 120. = 810.5 + 8.5(16bit)
- 121. = 820个ADC时钟周期
- 122. 那么转换速度就是9MHz / 820 = 10975Hz
- 123. */
- 124. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_10; /* 配置使用的ADC通道 */
- 125. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; /* 采样序列里的第1个 */
- 126. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */
- 127. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */
- 128. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */
- 129. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下,此参数忽略 */
- 130. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */
- 131. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */
- 132.
- 133. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
- 134. {
- 135. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 136. }
- 137.
- 138. /* 配置ADC通道,序列2,采样Vbat/4 */
- 139. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_VBAT_DIV4; /* 配置使用的ADC通道 */
- 140. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_2; /* 采样序列里的第1个 */
- 141. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */
- 142. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */
- 143. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */
- 144. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下,此参数忽略 */
- 145. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */
- 146. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */
- 147.
- 148. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
- 149. {
- 150. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 151. }
- 152.
- 153. /* 配置ADC通道,序列3,采样VrefInt */
- 154. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_VREFINT; /* 配置使用的ADC通道 */
- 155. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_3; /* 采样序列里的第1个 */
- 156. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */
- 157. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */
- 158. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */
- 159. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下,此参数忽略 */
- 160. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */
- 161. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */
- 162.
- 163. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
- 164. {
- 165. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 166. }
- 167.
- 168. /* 配置ADC通道,序列4,采样温度 */
- 169. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR; /* 配置使用的ADC通道 */
- 170. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_4; /* 采样序列里的第1个 */
- 171. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5; /* 采样周期 */
- 172. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入 */
- 173. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */
- 174. sConfig.Offset = 0; /* 无偏移的情况下,此参数忽略 */
- 175. sConfig.OffsetRightShift = DISABLE; /* 禁止右移 */
- 176. sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE; /* 禁止有符号饱和 */
- 177.
- 178. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
- 179. {
- 180. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 181. }
- 182.
- 183.
- 184. /* ## - 6 - 启动ADC的DMA方式传输 ####################################### */
- 185. if (HAL_ADC_Start_DMA(&AdcHandle, (uint32_t *)ADCxValues, 4) != HAL_OK)
- 186. {
- 187. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- 188. }
- 189. }
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。- /* 配置SRAM的MPU属性为Device或者Strongly Ordered,即关闭Cache */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- 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:
- /* 方便Cache类的API操作,做32字节对齐 */
- #if defined ( __ICCARM__ )
- #pragma location = 0x38000000
- uint16_t ADCxValues[4];
- #elif defined ( __CC_ARM )
- ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint16_t ADCxValues[4]);
- #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:
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_GetAdcValues
- * 功能说明: 获取ADC的数据并打印
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_GetAdcValues(void)
- {
- float AdcValues[5];
- uint16_t TS_CAL1;
- uint16_t TS_CAL2;
- /*
- 使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍
- */
- SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)ADCxValues, sizeof(ADCxValues));
- AdcValues[0] = ADCxValues[0] * 3.3 / 65536;
- AdcValues[1] = ADCxValues[1] * 3.3 / 65536;
- AdcValues[2] = ADCxValues[2] * 3.3 / 65536;
- /*根据参考手册给的公式计算温度值 */
- TS_CAL1 = *(__IO uint16_t *)(0x1FF1E820);
- TS_CAL2 = *(__IO uint16_t *)(0x1FF1E840);
- AdcValues[3] = (110.0 - 30.0) * (ADCxValues[3] - TS_CAL1)/ (TS_CAL2 - TS_CAL1) + 30;
- printf("PC0 = %5.3fV, Vbat/4 = %5.3fV, VrefInt = %5.3fV, TempSensor = %5.3f℃\r\n",
- AdcValues[0], AdcValues[1], AdcValues[2], AdcValues[3]);
- }
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:
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_Init
- * 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
- * 形 参:无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_Init(void)
- {
- /* 配置MPU */
- MPU_Config();
- /* 使能L1 Cache */
- CPU_CACHE_Enable();
- /*
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
- - 设置NVIV优先级分组为4。
- */
- HAL_Init();
- /*
- 配置系统时钟到400MHz
- - 切换使用HSE。
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
- */
- SystemClock_Config();
- /*
- Event Recorder:
- - 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。
- - 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
- */
- #if Enable_EventRecorder == 1
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
- EventRecorderStart();
- #endif
- 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 */
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
- bsp_InitADC(); /* 初始化ADC */
- }
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。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: MPU_Config
- * 功能说明: 配置MPU
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void MPU_Config( void )
- {
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
- /* 禁止 MPU */
- HAL_MPU_Disable();
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate,no write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /*使能 MPU */
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
- }
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
- * 功能说明: 使能L1 Cache
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void CPU_CACHE_Enable(void)
- {
- /* 使能 I-Cache */
- SCB_EnableICache();
- /* 使能 D-Cache */
- SCB_EnableDCache();
- }
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。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: main
- * 功能说明: c程序入口
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
- *********************************************************************************************************
- */
- int main(void)
- {
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
- #if defined ( __CC_ARM )
- TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */
- TempValues2 = 0;
- #endif
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
- PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */
- bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
- /* 进入主程序循环体 */
- while (1)
- {
- bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
- /* 判断定时器超时时间 */
- if (bsp_CheckTimer(0))
- {
- bsp_GetAdcValues();
- /* 每隔500ms 进来一次 */
- bsp_LedToggle(2);
- }
- /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
- {
- switch (ucKeyCode)
- {
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
- printf("K1按键按下\r\n");
- break;
- default:
- /* 其它的键值不处理 */
- break;
- }
- }
- }
- }
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:
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_Init
- * 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
- * 形 参:无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_Init(void)
- {
- /* 配置MPU */
- MPU_Config();
- /* 使能L1 Cache */
- CPU_CACHE_Enable();
- /*
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
- - 设置NVIV优先级分组为4。
- */
- HAL_Init();
- /*
- 配置系统时钟到400MHz
- - 切换使用HSE。
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
- */
- SystemClock_Config();
- /*
- Event Recorder:
- - 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。
- - 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
- */
- #if Enable_EventRecorder == 1
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
- EventRecorderStart();
- #endif
- 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 */
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
- bsp_InitADC(); /* 初始化ADC */
- }
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。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: MPU_Config
- * 功能说明: 配置MPU
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void MPU_Config( void )
- {
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
- /* 禁止 MPU */
- HAL_MPU_Disable();
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate,no write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /*使能 MPU */
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
- }
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
- * 功能说明: 使能L1 Cache
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void CPU_CACHE_Enable(void)
- {
- /* 使能 I-Cache */
- SCB_EnableICache();
- /* 使能 D-Cache */
- SCB_EnableDCache();
- }
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。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: main
- * 功能说明: c程序入口
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
- *********************************************************************************************************
- */
- int main(void)
- {
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
- #if defined ( __CC_ARM )
- TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */
- TempValues2 = 0;
- #endif
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
- PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */
- bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
- /* 进入主程序循环体 */
- while (1)
- {
- bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
- /* 判断定时器超时时间 */
- if (bsp_CheckTimer(0))
- {
- bsp_GetAdcValues();
- /* 每隔500ms 进来一次 */
- bsp_LedToggle(2);
- }
- /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
- {
- switch (ucKeyCode)
- {
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
- printf("K1按键按下\r\n");
- break;
- default:
- /* 其它的键值不处理 */
- break;
- }
- }
- }
- }
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。
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