今天和大家分享一下使用STM32F769制作的位移采集装置
) u1 ?$ T' `( a0 s! w7 g8 @2 T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
, ~6 f/ w( M  x8 I- a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。
% z4 V, F! T# ~/ lSTM32F769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。
7 d% l' j: e& c' ^7 x% t

  }* _0 B0 I& o3 s2 N3 |: mADC 的主要特征：
8 H* Y. z% Y- K
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
: g% v# U# O  x, S单次和连续转换模式
扫描模式，自动转化通道 0到通道 n数据
( `/ G2 v. g" N3 w  G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
7 ]8 p& p+ M- h8 M8 T; \外部触发器选项，可为常规转换和注入转换配置极性
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
ADC转换类型(参见数据手册)
: f% F9 [9 l' y/ b" R6 H% pADC 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
ADC 输入范围:VREF-≤VIN≤ VREF+
常规通道转换期间可产生 DMA 请求
# d; n; |" O1 `& C2 x  l

! d3 [3 i; R) G& D二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：
! k0 S* u1 C- z
) r  b$ t+ N; e5 @
三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：
* Z/ P7 ?: T* m5 N: h# E8 e

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   8 ?. e9 C  c7 ~: _" `
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   # u; L  D5 Y' ~
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   % l& U6 e1 w# V, y! ~
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   & S: l9 c$ c3 |- M4 R
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   $ @  y' W8 F, Q: V4 Z9 A
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   % A2 x1 E+ T9 ^9 X0 r( J
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    6 f; f5 Q( v# e/ }( b) C: z! [+ _0 b
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    4 h9 \; P8 f* ~8 F2 L
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    
14.   {
    ! [! y4 A9 R5 W8 a
15.     Error_Handler();
    + Z) _6 r8 K+ U9 s- k- S
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。
. I- |) ]5 S. _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;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   3 E- ]: X: H8 X. f9 p# G
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   5 v0 m1 g8 ^$ Q$ a; P6 K
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   - x& y% j+ w5 ~1 H4 c* ]5 P
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   ( E: G1 y' T3 d( J1 N+ m1 y# o. U
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   - Q$ `: z) {# s& h4 I% H" J. T
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   * f9 `1 `9 F$ P  @  T. q
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   ! P4 n" z9 L, d6 s
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    3 F+ V, z# ^6 P* x6 {: x
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    
14.   {
    ' e$ r+ \4 C" `2 q+ H& w
15.     Error_Handler();
    
16.   }

复制代码

下面是ADC　结构体的的变量解释
: d* i5 l" Q7 G0 D2 W5 I" m

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：
! A! b. q' b& e1 L6 ]& J

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) ;
   2 ^; N2 C! B9 a" ~0 q. b/ S
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
   
3. //                HAL_Delay(200) ;
   
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   ! T0 x% Z9 r: k% T6 H6 W! x3 e
7.                 if(usart1_flag == 1)
   
8.                 {
   1 m3 W  c9 o5 q; Y
9.                         usart1_flag = 0 ;
   3 `+ h& r( _% J# G+ i3 _  m* b
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    / `8 O; t# x) u! P8 z3 d
12. 
    ! {5 t7 |4 |- G* }
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    
14.                 }
    
15. 
    
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：
! s  A( B; v: t

调试感想如下：
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：
2 b* H+ ]2 A9 R5 B" ^1 ^1：中值滤波方式：
' O2 Q7 g: r" |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。
$ n0 W  e' h7 r) e

1. int MidValueDeal(int N)
   6 o! B8 E1 |3 e5 ?: J
2. {      
   
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   
5.     {        
   ) k9 L$ ]1 _" p# F9 m) i' u
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
   
7.     }
   
8.       for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      
   & x* G" ~7 d0 K+ {" t% V
9.       {         
   . ^! W2 T3 ?& N4 A
10.           for(k = 0; k < N-j-1; ++k)         
    
11.           {              //从小到大排序，冒泡法排序              
    
12.               if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              
    
13.               {               
    
14.                   temp = value_buf[k];               
    & r. f$ p2 G5 j+ ?2 N% u- F
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    8 F6 g( R- _, w+ a
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    
17.               }         
    
18.           }      
    8 H! E8 d+ [6 }' k& b$ k5 f7 k0 W
19.       }
    0 {/ ^$ U2 V( u- r; j
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    6 W% {8 ]7 X  j! i: m
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；
) V1 R/ T1 L0 z" {3 w  f- j. w

1. int AverValueDeal(int N)
   & |4 k6 J1 h) C" x; A* D, ]
2. {   
   
3.     int sum = 0;     
   
4. 　　　 unsinged short i;   
   
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   - y" Q1 a* f# n8 N+ G/ I. k
6. 　　　 {        
   - e* ], U* |/ e# g
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   ; R* K: b+ K( ^) g0 Y/ r! b
8. 　　　 }     
   
9. 　　　 return sum/N;
   0 U8 K+ A7 \& d) J) |
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。
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。
$ `' T& m; [: {1 j3 g. M, r
% k; C- P/ L7 e, F+ U
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。

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。