【STM32】进阶（二）：DMA+ADC实现模拟量检测

【STM32】STM32单片机总目录

1、简述

DMA：Direct Memory Access，直接内存访问
ADC：Analog to Digital Converter，模数转换器，模拟信号转换成数字信号的电路（采样-量化-编码）

参考博客：
STM32DMA功能详解
STM32F4之ADC介绍

DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。这里的存储器可以是片内的SRAM（默认存放变量）或者是FLASH（默认存放常量，被const修饰的全局变量可以看成是常量类型），而外设指的其实是外设的数据寄存器。但它们本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。

我们知道CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，系统运作的核心就是CPU，CPU无时不刻的在处理着大量的事务，但有些事情却没有那么重要，比方说数据的复制和存储数据，DMA的主要功能是用来搬数据，在传输数据的时候，CPU就可以不被占用用来干其他事情，对于实时性要求比较高的场合，我们可以利用DMA来减小CPU的负担。

因此：转移数据（尤其是转移大量数据）是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，直接让数据由A拷贝到B不经过CPU的处理，通过DMA解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。

2、模拟量检测

2.1 初始化步骤

模拟量检测，需要将GPIO引脚设置为模拟输入模式、设置模数转换ADC、设置DMA等，完整初始化步骤如下

初始化时钟
初始化GPIO
初始化ADC
初始化DMA
使能ADC
使能DMA

2.2 初始化时钟

void RCC_Configuration(void)
{
    
    
	# a) DMA1 的时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);	
	# b) 使能GPIO 和 ADC1 的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE );
	# c) 因为ADC时钟不要超过14M，否则精度会下降，因此设置ADC分频因子=6，即72M/6=12M
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); 
}

2.3 初始化GPIO

void GPIO_Configuration(void)
{
    
    
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; 
	# a）将引脚设置为模拟输入引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

2.4 初始化ADC

void ADC1_Configuration(void)
{
    
    
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	# a）将外设ADC1的全部寄存器重设为缺省值
	ADC_DeInit(ADC1); 
	# b）设置为独立工作模式（ADC1和ADC2工作在独立模式）
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; 
	# c）使能扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; 
	# d）连续转换模式
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
	# e）关闭外部触发转换
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; 
	# f）ADC数据右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; 
	# g）按顺序规划转换的 ADC 通道的数目
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = M; 
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); 
	
	# h）设置转换顺序和时间
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5 );

	# i）使能 ADC 的 DMA功能
	ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
	
	# j）使能指定ADC，这里是ADC1
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	# k）复位指定 ADC1 的校准寄存器
	ADC_ResetCalibration(ADC1); 
	# l）等待完成复位校准寄存器
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); 
	# m）开始指定 ADC1 的校准状态
	ADC_StartCalibration(ADC1); 
	/# n）等待获取 ADC1 的校准状态
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); 
}

2.5 初始化DMA

void DMA_Configuration(void)
{
    
    
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	# a）将 DMA 的通道1寄存器重置为缺省值
	DMA_DeInit(DMA1_Channel1); 
	# b）DMA 外设基地址指向 ADC1
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADC1->DR; 
	# c）设置内存基地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&AD_Value;
	# d）将内存作为数据传输的目的地 
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; 
	# e）DMA 的缓存大小
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = N*M; 
	# f）外设地址寄存器不变
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
	# g）内存地址寄存器递增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
	# h）外设数据宽度为16位
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
	# i）内存数据宽度为16位
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; 
	# j）循环缓存模式
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
	# k）高优先级
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
	# l）这里是外设到内存直接传输，因此关闭内存到内存模式
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
}

2.6 使能ADC 和 DMA

	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); 

2.7 使用数据

使能后，从ADC1采集的模数转换后的值将循环存储在数组AD_Value中，对AD_Value中数据求平均值即可

#define N 50
#define M 1 
vu16 AD_Value[N][M];
vu16 After_filter[M];
int i;

void filter(void)
{
    
    
	int sum = 0;
	u8 count;

	for ( count=0;count<N;count++)
		{
    
    
			sum += AD_Value[count][0];
		}
	After_filter[0]=sum/N;
	sum=0;
}

3、时钟设置小结

3.1 GPIO作为输出时

如：点亮LED灯实验时，开启GPIOB的时钟：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIO,ENABLE);

3.2 GPIO作为输入时（轮询方式）

如：按键实验，将PA0作为按键

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

3.3 GPIO作为输入时（中断方式）

如：按键实验，将PC13作为按键，以中断方式打开，需要打开复用时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

3.4 配置串口UASRT

需要先设置引脚的时钟，然后设置串口的时钟。
如：配置UASRT1时，用到了PA9和PA10，所有要开启GPIOA的时钟，另外还有开启USART1的时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);  
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);    

3.5 配置DMA

DMA挂载在AHB总线上

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);

3.6 配置基本定时器

基本定时器挂载在APB1总线上

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6,ENABLE);

3.7 配置通用定时器

通用定时器挂载在APB1总线上。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

3.8 其它注意事项

1）配置按键中断时，只需要开启相应的GPIO的时钟。初始化EXTI结构体时，不需要开启EXTI时钟。
2）配置NVIC中断向量控制器时，不需要开启时钟。
3）使用SysTick系统定时器时，不需要开启时钟。