今天和大家分享一下使用STM32F769制作的位移采集装置
一：STM32F769 ADC 知识分享：
( n3 h' U) e! T; |# X
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
% u* G# z% p, f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。
7 q/ T- j$ m6 [0 s3 {: s
# \& u' ]' ~# m* o% }
& H) p$ ?* e$ M& {1 p2 r* z$ iADC 的主要特征：

可配置 12 位、10 位、8 位或6 位分辨率
: z& _# a' _9 e0 `9 J# k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
单次和连续转换模式
9 L) ?  L' \& V: x/ o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
+ p7 Q+ a  ~& b0 Z8 Q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
. ]9 A, U: ?0 X; s双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟
" F: B3 \2 y, ~ADC转换类型(参见数据手册)
$ _; E+ W0 i+ X5 d, c; ^6 [ADC 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
# S$ v- H2 H( B2 p: ^/ O
% ^  e6 q, c4 z
" Q5 _* Q$ e( ]0 z二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：


# M" m! p" K5 o5 y三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：
) i5 s8 H5 Y7 X
0 b" c: S5 p9 l- f

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   ! J2 l3 \  X, E! k: C- y1 q
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   8 q; w+ y+ z2 x6 K
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   9 E5 h/ N5 Y! c
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   + s. V. a/ e1 ^: o5 S2 G
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   - J4 G, s4 Q- b7 Y: n% z
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    : u; g# b% _( E
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    ' |* e) y- R* p9 Z5 V2 q# j' Y- W* ~
14.   {
    & s$ ^+ N! B/ a( f
15.     Error_Handler();
    ( z3 h" l) n0 t% O
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。
6 d3 w7 w7 F* o. O; x7 k: Q7 m" o然后我查询了下代码，将ADC的初始化修改如下所示代码：
/ ^' \! z1 T7 a

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   1 O! ^3 V- |! {: F/ ?
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   $ O: F3 V/ a% U# K5 C+ Q4 o# E. g. Z
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   5 D: D( @7 G( J  c
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    : D( I1 O- j/ _# G6 w* V: F- Q1 F
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    ( {5 P; Y, [: U" Y  r
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    , Y8 j# ]$ m+ r
14.   {
    4 {6 A4 P$ i2 L, y+ f# A) G
15.     Error_Handler();
    # l! U8 I! b' X% o1 N( I& `+ F
16.   }

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下面是ADC　结构体的的变量解释
, g6 L  E& H0 }" M' S2 k

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：
; I; o  F% w  |

1. hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;　
   ! ~: U  P- x; J) p
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
+ T' C6 z. I" B3 x主程序代码如下：

1.   HAL_Delay(200) ;
   , S, V, i- b  T& b3 Q
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
   
3. //                HAL_Delay(200) ;
   . @- L) g9 Z/ X! p- E
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   1 A+ @% A  T! O
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   " @+ ^* a  R+ e5 @) H
7.                 if(usart1_flag == 1)
   
8.                 {
   : F9 P- H- |% p2 y
9.                         usart1_flag = 0 ;
   
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    * p3 \1 x# |2 {4 E1 Y* l" F
12. 
    % z  g6 q5 i  e6 s1 p0 K8 L
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    - ?% N; R2 l& g: R& U1 A6 U
14.                 }
    8 T' v, w- ~( s9 @  }& C
15. 
    
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：


/ r( U2 L- \/ q$ P+ }$ j, w% ]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：
; J7 |2 v' y, c9 G1：中值滤波方式：
* l/ j! D: s1 K# W" l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。

1. int MidValueDeal(int N)
   
2. {      
   7 o+ C6 P( W& V# x/ O
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   # [' }6 O# ^; i) z+ f
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   2 t: i  I7 n1 S/ s( B$ ^$ B' ]' `
5.     {        
   / B4 c& x- B7 n5 x
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
   6 S* ?% i8 h: M+ I( f! k3 S
7.     }
   
8.       for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      
   
9.       {         
   
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];               
    
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    
17.               }         
    ! Q2 s2 L8 }8 A& ?4 u" @7 i
18.           }      
    
19.       }
    
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    
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；
' e; ]' N' q9 z4 S0 O/ T

1. int AverValueDeal(int N)
   1 `. o/ J, \6 J' O! S
2. {   
   
3.     int sum = 0;     
   
4. 　　　 unsinged short i;   
   ' a9 ?$ n# @$ c3 j+ x
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   
6. 　　　 {        
   ( z% B: d" U  t8 k! i
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   
8. 　　　 }     
   ' E# g, l( e" I" t/ V
9. 　　　 return sum/N;
   7 Z* p' @' U/ x" ]! a5 Z( t. S8 F
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。

! o' R6 t1 N) S9 H) U" z
) D. f% C% b4 {6 ~: \  S$ n! q' ]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。
/ V: q) N1 b. n7 v" _

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。