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：
! a2 e4 n$ Y/ x0 t
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
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。
  X1 u5 b4 s) x/ G3 _/ M% `( e) D: U
6 s# o" V! j6 ^% L9 S" L3 a9 I
5 j0 f1 N+ b- s6 jADC 的主要特征：
; L& d3 t) b/ ^5 q, D. K' b6 U
) ~' d+ v) b1 |( U* e, {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
- v3 A. G7 B: V% X: B单次和连续转换模式
9 ]) J& [4 J, b' }扫描模式，自动转化通道 0到通道 n数据
: S! J7 S) D. U# Y4 J5 W' B数据对齐以保持内置数据一致性
; y5 i6 \8 s6 X0 c; d可独立设置各通道采样时间
9 F  V+ q2 r8 p+ S& a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
+ \: U7 {" k/ |4 `& f+ J- p双重/三重交替模式下可配置的转换间延迟
/ h. L8 e% G" Q8 |; I9 e# CADC转换类型(参见数据手册)
6 T5 D% H+ G. J3 j' b9 fADC 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

7 @8 X: U' u7 J8 u7 P- I3 r! t  R
二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：

6 h5 q& J. v# s* E6 r
三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   3 J4 N! N3 u3 ]
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   & e4 H- t/ e6 e; I
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   2 J" u. I* L2 B9 j$ O. [3 L& Y
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   ' I0 P! d- G2 P5 P2 F
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
      I' b% t" M& Q& A7 a
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    ) o) L- @3 r* ]5 R1 p
14.   {
    ' x. D1 `: M* E6 W
15.     Error_Handler();
    6 W% c2 N5 Y2 N6 I8 m
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 y8 @' Q0 n" i+ |. M( D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;
   3 i; H- T% I) @' R) w4 P
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   6 H" ?% |) c  @- J- ~4 A3 d
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   ! H" R- z* a# Z. f$ X
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   7 X. i4 x. a! m1 A, }
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   0 k7 v1 n9 ]3 ^
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   & V  n9 o& C2 z4 [( A1 M
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    2 |# W% \1 @6 C! k3 j
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    6 E6 x1 ?* x# z- C4 r. ^4 v! [6 T
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    : Z/ w/ k. x. Z' {2 H# _% h
14.   {
    % j; p; k) x0 e. Q4 i7 e
15.     Error_Handler();
    
16.   }

复制代码

下面是ADC　结构体的的变量解释

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

复制代码

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;　
   ' R3 G3 v/ }9 e6 q
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) ;
   ; @, H+ Q; e. y& R! K" P4 q5 k
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
     ^( d: u2 j* Y3 k0 n9 ~
3. //                HAL_Delay(200) ;
   % b7 j: o5 i, g* I
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   ' [1 X- n, D* {2 i4 B
7.                 if(usart1_flag == 1)
   
8.                 {
   , V, @7 v- I3 L; \6 L$ }
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");
    ! h+ W& v) W6 V3 g6 B; ~3 s
12. 
    - \( N" j+ S0 u  n5 w
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    0 G, ?8 s1 s1 o& d6 _* L6 s
14.                 }
    8 P6 X. K% Y% @# I# M
15. 
    6 B8 S2 b4 o/ `
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：

* c1 a7 m' |2 V
调试感想如下：
) F8 u% W, R7 Z1 P) u) \# F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：
% c+ @" O: y% ?. }2 e1：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。

1. int MidValueDeal(int N)
   
2. {      
   
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   & l$ X4 _  \1 Z4 b; H8 h
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   ! C1 X" k3 Z* {$ P: Z4 i8 \# E
5.     {        
   ' J6 |; A  ?6 c" ?1 \! F- S/ X, n
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
   6 U3 N1 _  L( g+ y- g; q1 H) _! }  O
7.     }
   
8.       for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      
   
9.       {         
   
10.           for(k = 0; k < N-j-1; ++k)         
    * x. F% H# c* G9 \1 H( f$ Q
11.           {              //从小到大排序，冒泡法排序              
    
12.               if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              
    / H& r$ O2 d# n9 c/ x- E  k& H. x* o
13.               {               
    / x+ b  [: R) |8 L; E) t8 B" {8 @) C- U
14.                   temp = value_buf[k];               
    
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    0 o4 q* G# q/ g2 R. \& c, E
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    ' L/ K& b0 O, T
17.               }         
    . w& q# `" Q6 w
18.           }      
    - ~, b' D! B5 Q/ l& T  U( J
19.       }
    % w* [+ q( Q! B' C1 A$ @
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    , e' E6 s) W1 s3 H( d4 ]
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)
   
2. {   
   
3.     int sum = 0;     
   
4. 　　　 unsinged short i;   
   
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   / c6 G) Q2 H' }' R# n3 _; k
6. 　　　 {        
   ! i0 v0 ~) N7 O  u! e
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   
8. 　　　 }     
   $ ]/ `  F6 k  n. Z$ y4 A
9. 　　　 return sum/N;
   6 H+ x* v. J4 }, y: P% {
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。
; P7 G! z" j6 `9 v9 x8 E

8 E6 |6 S- A8 L: l  P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。