STMCU小助手
发布时间:2023-12-11 14:21
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01引言 很多 STM32 系列中的 ADC 都带有自校准的功能。它提供了一个自动校准的过程,用于驱动包括 ADC 上电/掉电序列在内的所有校准动作。在这个过程中,ADC 计算出一个校准因子,并在内部应用到此 ADC 模块,直到下一次 ADC 掉电。在执行任何 ADC 操作之前必须校准,以消除芯片之间 ADC 结果的偏差。7 a% Q: _) V- X" I8 Y5 B% w5 w , W8 B( Q4 L6 j/ z! r* ^8 l3 B. J 02问题 2.1. 问题详情 客户使用 STM32U575ZIT6Q 验证 ADC4 时,使用 STM32CubeMX 配置后生成工程项目。因为使用 ADC 进行采样转换前,必须要做 ADC 的自校准。于是在 main 函数中加入自校准代码,如图 1 所示。& B# X/ U7 l$ q; a) j; @ 2 Y* ?/ V; b5 F0 O% z) U, O
图1.代码:ADC 自校准 然而,在运行代码的情况下,发现 PC 指针最后跑到这个 Calibration Error 的Error_Handler()里。也就是说,执行自校准失败了! : s; ^6 {4 g" [0 Z8 {( b/ {" F 4 A/ Z$ b. |" r9 @% h+ z" ] 再检查进入 Error_Handler()发生的问题,发现在执行HAL_ADCEx_Calibration_Start()时陷在了下面这个 Loop 当中,如图 2 所示。
图2.代码:等待 ADC 自校准完成 - Y* r' ^5 K6 g% A& n M4 x也就是说,ADCAL 位被置 1 后,始终没有被硬件清 0,代表自校准始终不成功。4 G" i* @* o8 f( j9 x# b 2.2. 问题分析. b4 r0 j$ }8 d% b I+ Z: A" l 查看 STM32U5 的参考手册 RM0456 中关于自校准的描述。考虑到校准没有成功,那么应该看看是不是自校准需要哪些条件,而这些条件并没有成立。# C7 M' W/ ]8 N+ m 于是,在 ADC 章节中的 Calibration 小节找到了这么一段话,如图 3 所示。
图3.ADC 自校准要求条件 ( L! H9 C" |/ d3 o) w' ?( x: u 也就是说,在初始化自校准之前,需要保证 3 个条件: 1) ADC 的电压调整器已经使能并正常工作(ADVREGEN = 1 且 LDORDY =1) 2) ADC 没有打开(ADEN=0)9 t9 |4 h2 U% k5 W 3) 自动掉电模式没有使能(AUTOFF = 0) 9 {; \; R9 p' C# D8 i0 y 回到刚才等待 ADC 自校准完成的代码,当指针停留到这边时,在线调试检查各个标志位情况,发现 ADVREGEN=1,ADEN=0,AUTOFF=0,LDORDY=0。所以,可以肯定的是就是 LDORDY 不为 1,也就是说 ADC 的电压调整器还没有准备好,导致了自校准无法成功并退出。 $ N$ G' G& U: e2 F* b9 ` $ u1 G+ _" v2 o0 \4 _ 在 STM32U5 中,引入了一个新的 ADC 特性,叫 ADC 电压调整器(ADC voltageregulator)。在使用 ADC 之前,这个电压调整器必须被使能并且能够稳定工作。可以通过将 ADC_CR 寄存器中的 ADVREGEN 位置 1 来使能它,然后必须要等这个电压调整器的启动时间之后,才可以正常启动自校准或者使用 ADC。这个 LDO 有没有准备好,可以通过 ADC_ISR 寄存器中的 LDORDY 这个位来判断。LDORDY=1 才代表了 LDO 已经准备好了。 % m2 C6 _9 Y! T 5 H9 ~+ V& F. h+ j* ] 回到客户的问题,可以知道即使 ADVREGEN 置 1 了,LDORDY 始终没有置起来,电压调整器没有启动工作,难道是 ADC 的这个电压调整器坏掉了? + [, r" ]& C" d% T3 d( e0 U 别急,想到电源的问题,还不能忘了参考手册的另一个章节 :电源控制 PWR。翻到PWR 这一章,先要考虑到,与 ADC 相关的电源为 VDDA,所以要重点查看 VDDA 的内容。找到 Independent analog peripherals supply 这一小节,可以看以下关键的句子,如图 4。
图4.独立的模拟外设供电 + V9 a& G9 L8 t! w& a从图中黄色高亮的文字,我们可以了解到,STM32U5 的 VDDA 在控制上还跟其他系列不一样,它有一个开关来选择是否隔离。芯片复位后,VDDA 提供的 ADC 和模拟开关控制在逻辑和电气上是隔离的,因此不可用。一旦 VDDA 电源存在,就必须在使用模拟外设之前,通过在 PWR_SVMCR 寄存器中将 ASV 置位来消除隔离。也就是说,要想使用ADC,必须先将 ASV 置位来消除隔离。 2 p1 t' H+ S6 n. N6 X# L6 X9 e* d 在 PWR_SVMCR 寄存器的解释中,也可以看到 ASV 位的描述中要求将此位强制置 1才可以使用模拟外设,如图 5。0 N+ W, |& I0 E. m1 O 9 H4 [! ]: z, z
图5.ASV 位描述 ASV 的配置是没有在 STM32CubeMX 中进行配置的,所以需要在后期添加。所以,很可能就是因为没有将 ASV 置位以使能 VDDA,导致 ADC 外设被隔离,并没有得到供电,所以 ADC 的电压调整器不可能正常工作,LDORDY 也不可能为 1。1 w6 M5 J2 J, m. q9 ? 03问题解决 在工程项目中搜索 ASV,可以找到两个 API,如图 6。8 }) J7 V: [* U( m7 d, ]3 P* Q
图6.VDDA 使能或禁用 API 也就是说,我们需要先将 HAL_PWREx_EnableVddA()添加到代码中。因为其属于MSP 硬件配置,所以将其加到 HAL_MspInit()函数,如图 7 所示。) O% Y" A; L6 ^* E
图7.修改过的 HAL_MspInit()函数 再重新编译,然后执行指令代码,就可以看到 ADC 的自校准可以正常完成,PC 指针已经可以正常跑到自校准后面的代码了。; R7 E- Y9 J1 T$ |$ h1 }6 c + B% Y% T2 T9 X4 c# G; Z( w. d 04小结 在 STM32U5 中,为了更好地控制功耗,ADC 中加入电压调整器和 VDDA 隔离功能。这与以往的 STM32 有所不同,需要注意一下。使用 ADC 等模拟外设前,需要注意将PWR_SVMCR 寄存器中将 ASV 置位来消除隔离。 9 A' a) K* `: ]- V, s) i% i " F+ S' k% F0 L M! V8 a 其实不仅仅是 VDDA 可以隔离,VDDIO2 也是可以的,通过 PWR_SVMCR 寄存器的IO2SV 位进行控制。' `2 m" n# S/ r. I& |4 _. ~( o) Y) M - q0 p+ }+ C8 Z) J 如果仔细看过 STM32U5 的 ADC 例程,可以看到 HAL_MspInit()的内容是这么写的,如图 8 所示。9 G1 V6 E$ A; t; P
图8.例程的 HAL_MspInit()函数 1 }; D Q1 @: U2 d0 F# k, o! [3 c9 s, b 可以看到,在 MSP 初始化里,不仅使能了 VDDA,还使能了 VDDIO2。所以要使用VDDIO2 相关 I/O 的,也需要注意一下。9 W) H- a, A1 W: [+ z0 Q2 _* A & H6 h! j1 u9 C1 ` 转载自: STM32单片机 如有侵权请联系删除 S1 w! I$ D1 V, I8 ` 1 U5 V4 k) J- v; j 6 u# j4 @0 [4 I; k |
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