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：
$ q' |* {( M6 O6 W
% s4 Q5 v) J" k# D8 p* C' GSTM32F769xx 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 s5 |+ G+ B) F' L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。


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
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
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 c2 {& q$ S, E' }+ |0 I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
0 w! T+ ?' b5 K+ K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)
  ^7 V- c. g6 c/ ]2 iADC 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
/ s' N6 O' S3 J% r2 X: xADC 输入范围:VREF-≤VIN≤ VREF+
常规通道转换期间可产生 DMA 请求
7 X+ O7 ?7 \; y+ R( |

6 Y# y) z( v5 q; [, T/ ]/ w4 E二：STM32 cube MX 软件的配置如下所示：
7 ^1 o+ {  H+ |" M" i4 \

! ~6 o" _/ \' }" r: a/ O+ o三：STM32 cube MX 软件生成代码如下所示：

1.   hadc1.Instance = ADC1;
   ; G  ?' H% V9 ?; u$ n+ b# a
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   8 i% V) c. I2 o, Q8 B: B6 x
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   3 a9 ^6 @  Y0 u2 H" L
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
   
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;
    " X1 L0 K9 c% f7 F3 H1 N
12.   hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
    
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    ; C! f! Y2 k. X
14.   {
    
15.     Error_Handler();
    
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。
% z* O7 A! [# e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;
   " J# w% {% E( B+ ?$ r
2.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
   8 M/ S# K+ m  f+ x  I, ~) L. v
3.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
   
4.   hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
   6 m2 m, L2 y- m$ d1 f) g) W9 c
5.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
   
6.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
   
7.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
   , g- ~* n- l3 U- u
8.   hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1;
   
9.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   ! e; M0 Y0 x9 a, i" F! d! J/ v
10.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    
11.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
    
12.   hadc1.Init.EOCSelection = DISABLE;
    % X. t5 Q# h' l
13.   if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    " Z4 r1 V3 h& W5 Q5 y$ [* O2 ^
14.   {
    . J- p9 R4 P; D1 `
15.     Error_Handler();
    
16.   }

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下面是ADC　结构体的的变量解释

1. typedef struct｛
   5 B# V+ V4 ?3 [, ?9 n
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 M' M6 o) Z4 p4 U' t
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.                 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_13) ;
   
3. //                HAL_Delay(200) ;
   ) A: d$ t* k5 O; K
4. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOJ,GPIO_PIN_5) ;
   
5. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4) ;
   7 [% }  p- h# n7 H! t+ p
6. //                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_12) ;
     p" a: M  b" N9 w% b
7.                 if(usart1_flag == 1)
   , v/ ^. a" f  b
8.                 {
   
9.                         usart1_flag = 0 ;
   " Y8 x* [* X7 u* D( D
10.                         HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart1_DEAL_RX_Buf,usart1_rx_len,100);
    
11. //                        printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n");
    
12. 
    
13.                         printf("Hello STM32! Hello congcong! Hello STM32f769!\r\n" );
    5 m  X0 b' O" a' ?5 H* `3 G
14.                 }
    
15. 
    9 s) {8 h5 U# k+ p' `, d/ n
16.                 printf("ubADCSample data = %5d\r\n" ,ubADCSample);

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PC截图如下所示：
* v* n7 w. E7 G& u* E8 S; A0 x
( C# J1 C! A2 d
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：
! o6 @* v4 ?0 i* ^, d1：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。
  [/ y( w2 B" `) g: y

1. int MidValueDeal(int N)
   
2. {      
   
3.     int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      
   
4.     for( i = 0; i < N; ++i)      
   
5.     {        
     @5 R$ C( b9 x, b+ q! A
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              
    9 ?" I$ @5 ~4 z; G6 Q
12.               if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              
    4 ]" d: C) D7 Y, b
13.               {               
    3 O7 {1 A' U' {8 n7 T- a
14.                   temp = value_buf[k];               
    . N4 t1 ^! t. v  m, f
15.                   value_buf[k] = value_buf[k+1];               
    0 \& c' W3 v) O4 e* R1 J* L1 }5 Y
16.                   value_buf[k+1] = temp;              
    . }$ R9 B, |2 n: D: t+ I9 M& G" `
17.               }         
    & @+ |$ A0 c$ s/ }, d
18.           }      
    # S0 b1 R. ?& V6 }
19.       }
    & G# K$ b+ h# {2 I& g
20.       return value_buf[(N-1)/2];
    ! w* e& Q/ c7 ~  f; U3 \
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)     
   $ ^3 k6 q5 o( }) j( V* E, c8 ^3 r9 m
6. 　　　 {        
   
7. 　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      
   2 t' s$ e! o. \! r  _6 z' s
8. 　　　 }     
   ' i5 g/ Y) m" q" v
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。
2 L3 e2 s) _. s! K2 X0 i2 L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。

! _& v; q% n5 E7 W
# o/ G$ R8 O7 k. s) L+ G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。
1 o. z; A+ x! ~) v5 j- O

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。