今天和大家分享一下使用STM32F769制作的位移采集装置
. t; `, T! s3 s) S/ d一：STM32F769 ADC 知识分享：

STM32F769xx 系列有3个 ADC,这些 ADC 可以独立使用，也可以使用双重/三重模式(提高采样率)。STM32F769 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有 19 个通道，可测量 16 个外部源、2 个内部源和 Vbat 通道的信号。这些通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。 模拟看门
+ _# y4 t1 i1 u狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。STM32F769IGT6 包含有3个ADC。STM32F769的 ADC 最大的转换速率为2.4Mhz，也就是转换时间为 0.41us(在 ADCCLK=36M,采样周期为3个 ADC 时钟下得到)，不要让 ADC 的时钟超过 36M，否则将导致结果准确度下降。
STM32F769将ADC的转换分为2个通道组:规则通道组和注入通道组。规则通道相当于你正常运行的程序，而注入通道呢，就相当于中断。在你程序正常执行的时候，中断是可以打断你的执行的。同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转换， 在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换。

; V* V) S/ {: U
ADC 的主要特征：

可配置 12 位、10 位、8 位或6 位分辨率
在转换结束、注入转换结束以及发生模拟看门狗或溢出事件时产生中断
# N4 b$ F) }, C( B1 P: x单次和连续转换模式
2 y' Q% D* X6 Z3 x  O( J扫描模式，自动转化通道 0到通道 n数据
数据对齐以保持内置数据一致性
可独立设置各通道采样时间
外部触发器选项，可为常规转换和注入转换配置极性
! S3 H# ]8 i1 R7 i8 K不连续采样模式
双重/三重模式(具有2个或更多 ADC 的器件提供)
双重/三重 ADC 模式下可配置的 DMA 数据存储
双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟
) P$ _1 ^) U8 P2 A# n, EADC转换类型(参见数据手册)
4 k+ d/ B/ D2 k) k" RADC 电源要求:供电在 2.4V 到 3.6V 下可全速运行，供电低至 1.8V 时为慢速运行
+ y! q: s& D! q7 x+ |8 {7 Y/ u. BADC 输入范围:VREF-≤VIN≤ VREF+
' i4 b# x! ]! T6 w. @" k  K6 I常规通道转换期间可产生 DMA 请求


4 y' K' V4 H: a  L% t4 i二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：


# Z; `' Z; X+ b. x4 r三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：
- }/ T; y  a. b% z; o4 s
9 Q: g7 r' V  k, y

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   , {9 b3 b5 ^; y2 E( D' K
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   ) B8 _$ {7 }6 c
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   % A- U# L) I! O; p: e
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   # X" ~- a" m0 @" m/ U
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   - |0 C) `' p( K0 ?
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   ' x' y! `/ I" ?1 g# C, @6 P
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    8 E2 |$ a1 N6 c2 r  |. y+ t$ f
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    9 |4 ?. ~8 @# x. l, n- R0 i6 b8 C
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    3 ~) E3 v4 N( K1 A) G/ Y
14.   {
    
15.     Error_Handler();
    . \4 x  O2 U6 `0 J+ ^
16.   }

复制代码

上述软件代码是软件配置之后，自动生成的功能，然后我下载之后，发现代码进入的　void NMI_Handler(void)　错误，由于我使用的是DMA的方式接收的ADC的数据，所以DMA还在正常运行，也是搞不懂为什么，串口输出也不正常。
然后我查询了下代码，将ADC的初始化修改如下所示代码：

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   : A7 A, X/ z0 S+ ?' D. j  a# r
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   7 V, P6 ~; Z! B2 z/ ]7 r
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   / t  f* m% s! d  z) C
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   ( G5 B/ l4 D( }. S+ A( T# y1 g
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   $ Y8 c+ O8 A, P5 |9 `; {8 ]. v
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   : K! r9 R: Q' q. j" F8 g
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   9 `( O( O; a5 O7 Z& ^
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    5 d2 O. z' L+ H* ~
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    , j; P: {! Q8 h+ b4 r! p. `' ]0 {8 w
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    $ U4 t6 X" j9 }0 H
14.   {
    0 l9 p% X0 j9 r/ P: v8 r" p
15.     Error_Handler();
    " X4 Q( W! }; ]
16.   }

复制代码

下面是ADC　结构体的的变量解释
$ }' Q9 A  L5 N8 s% ]8 [6 d8 }$ H

1. typedef struct｛
   
2. uint32 t ClockPrescaler;//分频系数 2/4/6/8 分频

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这里发现是　cube MX 软件配置中对下述变量配置不太一样：

1. hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;　
   
2. hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;　

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配置好ADC代码后，我们就直接读取ADC的数据就可以了
主程序代码如下：

1.   HAL_Delay(200) ;
   4 C" Z. L  k  T& g3 U, L# ~' J
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
   + k: k3 C. c9 o! l( e# w* L) @6 q
3. //                HAL_Delay(200) ;
   ' F" z4 R% L' j; V2 w- r
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   - G: C' w# z& \: u  |" k* o! c
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   , @9 ~* P4 C' y1 Z# c% Z
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   ' H0 W  ?$ I$ I7 ^+ a4 S
7.                 if(usart1_flag == 1)
   
8.                 {
   
9.                         usart1_flag = 0 ;
   
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    / \/ o/ ~3 P! r5 D  t
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    
12. 
    ' S5 p! b2 f7 i1 S: b- r. x8 ?
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    , b% R- r3 G: Y' Y
14.                 }
    
15. 
    
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：
4 L$ I- e  O7 K- G; d7 A2 ^! y) S- z: u

) ^2 U& U7 f- e9 i% H1 u调试感想如下：
- ?* H) i# ]5 N- `4 @虽然使用STM32 读取了ADC的数据，但是数据飘动还是比较大了，对于工业控制并不是很好，所以这里我推荐以下几种处理方式：
+ k: D. A. m2 e2 ?  J1：中值滤波方式：
主要是程序在执行的时候，连续采集N次（需要注意下这里下，这里的N必须取值奇数），程序需要按大到小或者从小到达的顺序进行排序，然后取中间数值做为有效值。
4 A. k. u2 Y# A0 D) @  O

1. int MidValueDeal(int N)
   - V- y+ F0 q5 g0 `6 N
2. {      
   % ?) u  ]4 [/ z: Y4 a7 L
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   & ?, Z$ l0 U! |  c0 l
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   $ z- ~8 p+ |) C+ q
5.     {        
   
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
     g7 ~3 v: b7 ~& s6 \$ `' g% H
7.     }
   # M4 E4 z) ?; N; U
8.       for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      
   ( I6 O) k5 q, ?7 ]/ ~2 z8 i! o+ D
9.       {         
   1 S* I( I) |' r, T" I( v6 W; B
10.           for(k = 0; k < N-j-1; ++k)         
    
11.           {              //从小到大排序，冒泡法排序              
    * @2 j) K& [4 b: h3 }- s" u# J8 w! e. I) G
12.               if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              
    4 c9 ^' z- w' m+ b, Z1 J+ z
13.               {               
    2 a' b: `+ @. l3 h5 x) i9 ^- ~6 d$ |
14.                   temp = value_buf[k];               
    
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    " L. r9 e# N4 i* Z- x7 O. n" H: C
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    
17.               }         
    3 E4 i: Z% p4 j3 t( y. p7 E
18.           }      
    
19.       }
    - S& \* m8 u% `  j7 j2 S& s& W2 m1 g
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    9 T6 [6 Y; f# `: k
21.   }

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2：算术平均数滤波：连续取值N个数据，对所有的数据进行取平均值；

1. int AverValueDeal(int N)
   0 ?6 h0 w0 j/ }9 d, d
2. {   
   
3.     int sum = 0;     
   9 i$ ?4 O) j0 P+ y. \' w6 K* I& n
4. 　　　 unsinged short i;   
     d( m( I1 _7 w9 {( z; B
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   
6. 　　　 {        
   
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   
8. 　　　 }     
   2 K# Z$ z+ K4 ]2 J8 O8 k! {3 d% t8 E
9. 　　　 return sum/N;
   
10. }

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相比之下：STM32F769的硬件上面没有过采样的硬件配置，对于STM32U083单片机，已经支持硬件的过采样功能。当时测试时候发现，经过硬件处理之后，数据稳定性得到提高。
) s$ T: F# z9 V+ S! W不过即使没有硬件的过采样，我们依然可以使用软件模拟过采样、滤波采样的功能，对数据进行处理。
- F/ P; Q" R1 S9 N, y# F& E9 ]
" ]7 r* b4 v2 T$ ?0 Z: o
最后，大家在调试ADC时候有什么好的建议和想法，麻烦评论区留言。
' {) f" v, W9 k

用标准的基准源进行观察。打印出ADC的值，使用分析软件进行分析评估。

lugl 发表于 2025-3-15 09:20
用标准的基准源进行观察。打印出ADC的值，使用分析软件进行分析评估。
...

不知道是不是我配置的问题，这个AD的数据，感觉还没有U083单片机的采集稳定

〃聪聪哥哥 发表于 2025-3-16 12:36
不知道是不是我配置的问题，这个AD的数据，感觉还没有U083单片机的采集稳定
...

需要进行滤波算法进行处理吧。这么高的主频处理起来应该不难。但是这个12bit的ADC，他的应用场景不是高精度的ADC采集。如果想稳定，最好使用专业的ADC吧。

lugl 发表于 2025-3-16 19:41
需要进行滤波算法进行处理吧。这么高的主频处理起来应该不难。但是这个12bit的ADC，他的应用场景不是 ...

[md]嗯，这个正好有个机会研究一下，，感觉不如U0系列的好呢😄

〃聪聪哥哥 发表于 2025-3-17 19:45
嗯，这个正好有个机会研究一下，，感觉不如U0系列的好呢😄

这个也不能这样说，F769在当年可以说是高档产品了。他还有其他的功能，综合性能比U0要强很多。但是U0的使用的内核比F769要新，在能耗性能比上要比F7xx要好。各有所长。