今天和大家分享一下使用STM32F769制作的位移采集装置
6 A% ]( Q; t8 h一：STM32F769 ADC 知识分享：
6 E0 Q5 X: W& 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
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。
3 p0 V( n5 }9 m' ]5 FSTM32F769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。


# n! c8 W0 _, [. K' t  HADC 的主要特征：

4 x: z+ l0 L4 L可配置 12 位、10 位、8 位或6 位分辨率
6 Z+ }) v5 e8 r& A: U" b5 W6 Q1 i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
1 p% N! E/ G" i, w, ~6 y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
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
- @' Z  {$ F8 C2 y9 `3 g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)
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
' Q* Z- j" H% T7 A7 FADC 输入范围:VREF-≤VIN≤ VREF+
常规通道转换期间可产生 DMA 请求
! g/ Q/ u6 @  k! h; G
' L7 z0 w7 H0 S7 w9 K8 ^9 H
9 _" I/ G& a, i' i二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：

8 {( ?* g" h. [- @2 k
5 J8 E: s$ s! G! Y( ~  Y, O* m$ g! i三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   & j; q. `: ~: V" S8 n- g
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   $ G# `6 O7 G2 j2 Z0 I9 ~( j
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   7 W$ Q/ F$ H- I
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   ; y4 P4 U* d# k" k% z& k0 M: c
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   5 |) G4 C6 J% v* w
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;
    3 S' y. h' }6 v
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    
14.   {
    
15.     Error_Handler();
    1 O  k, y3 j! i: x
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;
   
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   % M4 f1 X) K: p) {
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   
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;
    + W" ]8 N$ f+ \$ U  M( y+ _4 N
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    & ?; U  z1 r7 U" R3 T' G( z& }
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    0 q# T/ g) a/ `
14.   {
    
15.     Error_Handler();
    - W4 j- `7 q6 c. E+ m2 N
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：
% h" E( \% h5 h) j

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

复制代码

配置好ADC代码后，我们就直接读取ADC的数据就可以了
) z6 p8 a6 }6 q主程序代码如下：

1.   HAL_Delay(200) ;
   
2.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
   
3. //                HAL_Delay(200) ;
   
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   / b/ `0 Y4 S9 k5 T! N+ f
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   . r% `* _7 {' d! Q& L4 K
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
   
7.                 if(usart1_flag == 1)
   6 p/ X6 ?* \# f  e7 C/ s* [
8.                 {
   - \5 i8 q# V: y- t1 e/ ?8 B7 V
9.                         usart1_flag = 0 ;
   
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    ; g6 U2 p) a8 }# J( R) X1 n
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    . G9 Q' A) K4 R% i* ]- O( n' g  P
12. 
    
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    + q2 r. Q+ x/ n
14.                 }
    
15. 
    
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：
. Q  _$ a% F5 U1 Y. @' G& r

3 z( j" J3 r0 U6 A7 P- t, m* U: E; D调试感想如下：
  B3 }# E( U2 A; F; c" M1 E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：
7 t' h9 o8 c& w; x: T2 z7 ^1：中值滤波方式：
! o5 H' }  s- n! Q( W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。
: g3 T9 R8 B7 w: Z( b3 [

1. int MidValueDeal(int N)
   9 b% M1 |# B2 S3 H$ _! |+ g+ Q
2. {      
   $ o; C' z, ~# |4 W7 U8 S
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   
5.     {        
   
6.     　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  
   
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])              
    + w, F  a2 Z) L* Y6 g# P7 O
13.               {               
    
14.                   temp = value_buf[k];               
    ' y% B- J' m/ d) D
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    3 S, ~/ |, a6 N, Z$ C* C
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    , N6 K. A: a+ s
17.               }         
    
18.           }      
    6 v, A$ A) @  |; F
19.       }
    4 y- D3 c8 @+ u9 C7 R1 n# K
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；

1. int AverValueDeal(int N)
   + j0 C' F# \" Q: ]" V3 Y2 D: p
2. {   
   " n/ _/ _- x1 Q1 k( s3 f0 ^) C
3.     int sum = 0;     
   
4. 　　　 unsinged short i;   
   * o) ^7 U. n) L2 i
5. 　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     
   ; Q# H2 T6 F3 ^4 P$ F
6. 　　　 {        
   
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   8 Z2 Y  k- T5 n) J" \2 ?' F2 J/ _
8. 　　　 }     
   6 N" j, G) w2 O) G% k* Q
9. 　　　 return sum/N;
   5 u$ K% v# R5 u: K
10. }

复制代码

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。
( \2 N/ l# E) A; z

, h9 y# V/ `) D2 i4 {/ x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。
4 `6 a0 K$ `$ u' @& ~3 ?5 l

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。