STM32F2XX系列ADC多通道DMA采集时AD值大于4095的问题解决方法

其他 2018-09-02 14:11:17 阅读次数: 0
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前言

　　最近在调试STM32F2XX系列ADC多通道DMA采集时，发现采集的AD值大于4095，有的65000多了，这是什么节奏？adc不是12位吗，最大才0xfff，即4095，怎么会出现这种情况呢？难到是adc数据对齐方式出现问题了，adc的对齐明明设置的是右对齐啊，神马情况？

ADC结构体参数分析

　　百思不得adc之姐，只能keil单步调试，一步一步查看adc结构体的参数。我使用的是adc dma方式采集，共9个通道。初始化程序如下：

void ADC_DMA_Config(void)
{
    ADC_InitTypeDef       ADC_InitStructure;
    ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
    DMA_InitTypeDef       DMA_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef      GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2 | RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;  
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)&ADC_ConvertedValue;  
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Sample_Num*Channel_Num;         
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;         
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
    DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStructure);
    DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE);


    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 |GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    /* ADC Common Init **********************************************************/
    ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2;
    ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
    ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
    ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);

    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 9;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);


    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 4, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 5, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 6, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 7, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 8, ADC_SampleTime_3Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_15, 9, ADC_SampleTime_3Cycles);

    ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

}

　　其中涉及adc的初始化结构体代码部分如下：

    ADC_InitTypeDef       ADC_InitStructure;

    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 9;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

　　一步一步调式发现结构体有一项ADC_ExternalTrigConv是0x08002d54，这一项并没有初始化对其赋值，忘记给结构体的这一项赋值了。最后这个值通过ADC_Init函数赋值给CR2的时候，第11位（也就是数据对其位）是1了，左对齐了！！！！！
这里写图片描述
　　下面来重点分析下adc初始化结构体中的各项参数的意义：
　　对于STM32，在使用ADC的时候需要配置几个参数。
(1) 第一个参数是ADC_Mode，这里设置为独立模式：

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

在这个模式下，双ADC不能同步，每个ADC接口独立工作。所以如果不需要ADC同步或者只是用了一个ADC的时候，就应该设成独立模式了。

(2) 第二个参数是ADC_ScanConvMode，这里设置为DISABLE。

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;

如果只是用了一个通道的话，DISABLE就可以了，如果使用了多个通道的话，则必须将其设置为ENABLE。

(3) 第三个参数是ADC_ContinuousConvMode，这里设置为ENABLE，即连续转换。
如果设置为DISABLE，则是单次转换。两者的区别在于连续转换直到所有的数据转换完成后才停止转换，而单次转换则只转换一次数据就停止，要再次触发转换才可以。所以如果需要一次性采集1024个数据或者更多，则采用连续转换。

(4) 第四个参数是ADC_ExternalTrigConv，即选择外部触发模式。这里只讲三种：

1、第一种是最简单的软件触发，参数一般为ADC_ExternalTrigConv_None（注意STM32F2XX系列这个有点蹊跷，后面会讲这个）。设置好后还要记得调用库函数：

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
void ADC_SoftwareStartConv(ADC_TypeDef* ADCx)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_ADC_ALL_PERIPH(ADCx));

  /* Enable the selected ADC conversion for regular group */
  ADCx->CR2 |= (uint32_t)ADC_CR2_SWSTART;
}
#define  ADC_CR2_SWSTART                     ((uint32_t)0x40000000)      
 /*!<Start Conversion of regular channels */

ADC_SoftwareStartConv函数里直接置位CR2的ADC_CR2_SWSTART位，这样触发就启动了。

2、第二种是定时器通道输出触发。共有这几种：ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1、ADC_ExternalTrigConv_T1_CC2、ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2、

ADC_ExternalTrigConv_T3_T以及ADC_ExternalTrigConv_T4_CC4。定时器输出触发比较麻烦，还需要设置相应的定时器。以

ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2触发为例设置相应的定时器：

void TIM2_Configuration(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef   TIM_TimeBaseStructure;

TIM_OCInitTypeDef         TIM_OCInitStructure;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 4;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0XFF;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);


TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0X7F;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;        

 //配置CC2的属性。若CC3作为ADC的触发源，则应改为TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE);
}

这样设置之后就可以用定时器2的输出触发了，至于触发的周期，设置TIM2的时间即可。这里不再赘述。

3、第三种是外部引脚触发,对于规则通道，选择EXTI线11和TIM8_TRGO作为外部触发事件；而注入通道组则选择EXTI线15和TIM8_CC4作为外部触发事件。

(5) 第五个参数是ADC_DataAlign,这里设置为ADC_DataAlign_Right右对齐方式。建议采用右对齐方式，因为这样处理数据会比较方便。当然如果要从高位开始传输数据，那么采用左对齐优势就明显了。

(6) 第六个参数是ADC_NbrOfChannel，顾名思义：通道的数量。要是到多个通道采集数据的话就得设置一下这个参数。此外在规则通道组的配置函数中也许将各个通道的顺序定义一下，如：


      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_13,1,ADC_SampleTime_13Cycles5);

      ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_14,2,ADC_SampleTime_13Cycles5);

　　多通道数据传输时有一点还要注意：若一个数组为ADC_ValueTab[4]，且设置了两个通道：通道1和通道2，则转换结束后，ADC_ValueTab[0]和ADC_ValueTab[2]存储的是通道1的数据，而ADC_ValueTab[1]和ADC_ValueTab[3]存储的是通道2的数据。如果数组容量大则依次类推。

　　补充一点：在使用DMA传输数据的时候，需要设置外设地址和存储器地址，外设地址当然就是ADC的地址了，而存储器的地址如果使用8位数据的话，存储器必须定义为8位缓冲区；如果使用16位数据格式的话，存储器则为16位缓冲器，不可定义为32位或更多，否则，数据将出错。

问题的解决方法

　　上面分析了adc结构体的参数，下面再来单独看看ADC_ExternalTrigConv这一项。
　　在stm32f2xx_adc.h文件中有这个成员的参数定义，发现里面并没有ADC_ExternalTrigConv_None这个常见的定义。

/** @defgroup ADC_extrenal_trigger_sources_for_regular_channels_conversion 
  * @{
  */ 
#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1                ((uint32_t)0x00000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC2                ((uint32_t)0x01000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3                ((uint32_t)0x02000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2                ((uint32_t)0x03000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC3                ((uint32_t)0x04000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC4                ((uint32_t)0x05000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_TRGO               ((uint32_t)0x06000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T3_CC1                ((uint32_t)0x07000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO               ((uint32_t)0x08000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T4_CC4                ((uint32_t)0x09000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC1                ((uint32_t)0x0A000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC2                ((uint32_t)0x0B000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC3                ((uint32_t)0x0C000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T8_CC1                ((uint32_t)0x0D000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_T8_TRGO               ((uint32_t)0x0E000000)
#define ADC_ExternalTrigConv_Ext_IT11              ((uint32_t)0x0F000000)

　　再来看看stm32f10x_adc.h文件中的ADC_ExternalTrigConv的参数定义：

/** @defgroup ADC_external_trigger_sources_for_regular_channels_conversion 
  * @{
  */

#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1                ((uint32_t)0x00000000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC2                ((uint32_t)0x00020000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2                ((uint32_t)0x00060000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO               ((uint32_t)0x00080000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_T4_CC4                ((uint32_t)0x000A0000) /*!< For ADC1 and ADC2 */
#define ADC_ExternalTrigConv_Ext_IT11_TIM8_TRGO    ((uint32_t)0x000C0000) /*!< For ADC1 and ADC2 */

#define ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3                ((uint32_t)0x00040000) /*!< For ADC1, ADC2 and ADC3 */
#define ADC_ExternalTrigConv_None                  ((uint32_t)0x000E0000) /*!< For ADC1, ADC2 and ADC3 */   //f2xx系列并没有这个定义

#define ADC_ExternalTrigConv_T3_CC1                ((uint32_t)0x00000000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T2_CC3                ((uint32_t)0x00020000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T8_CC1                ((uint32_t)0x00060000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T8_TRGO               ((uint32_t)0x00080000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC1                ((uint32_t)0x000A0000) /*!< For ADC3 only */
#define ADC_ExternalTrigConv_T5_CC3                ((uint32_t)0x000C0000) /*!< For ADC3 only */

　　对比发现stm32f2xx系列并没有ADC_ExternalTrigConv_None这个定义，很是奇怪，现在还不明白ST的工程师为什么做这个变动。
　　那么问题怎么解决呢？
　　一种是进行adc结构体的初始化操作，在配置之前恢复默认值。即调用ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);修改如下：

    ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);//新增加的
    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 9;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

　　调用ADC_StructInit(&ADC_InitStructure)语句，ADC_ExternalTrigConv会恢复默认值0。如下：
这里写图片描述
　　另一种方法是直接配置该参数为0，如下：

    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= 0;//新增加的
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 9;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

　　这两种方法都可以解决adc采样对齐方式异常问题。
　　但是ADC_ExternalTrigConv= 0在stm32f2xx_adc.h中其实是对应ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1的。
这里写图片描述
　　也就是说调用软件触发函数ADC_SoftwareStartConv函数里直接置位CR2的ADC_CR2_SWSTART位也可以触发定时器触发方式的adc通道。

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