2020年08月25日 | 如何在MCU内完成ADC？

STM32的优点在哪里？除去宣传环节，细细分析，STM32时钟不算快，72MHZ，也不能扩展大容量的RAM FLASH，同样没有DSP那样强大的指令集。它的优势在哪里呢？

---就在快速采集数据，快速处理上。

ARM的特点就是方便。　这个快速采集，高性能的ADC就是一个很好的体现，12位精度，最快1uS的转换速度，通常具备2个以上独立的ADC控制器，这意味着，STM32可以同时对多个模拟量进行快速采集，这个特性不是一般的MCU具有的。以上高性能的ADC，配合相对比较块的指令集和一些特色的算法支持，就构成了STM32在电机控制上的强大特性。

好了，正题，怎么做一个简单的ADC？

注意是简单的，ADC是个复杂的问题，涉及硬件设计，电源质量，参考电压，信号预处理等等问题。我们只就如何在MCU内完成一次ADC作讨论。

谈到ADC，我们还要第一次引入另外一个重要的设备DMA。DMA是什么东西呢。

通常在8位单片机时代，很少有这个概念。在外置资源越来越多以后，我们把一个MCU内部分为 主处理器 和 外设两个部分。主处理器当然是执行我们指令的主要部分，外设则是 串口 I2C ADC 等等用来实现特定功能的设备，回忆一下，8位时代，我们的主处理器最常干的事情是什么？逻辑判断？不是。那才几个指令计算算法？不是。大部分时候算法都很简单。　事实上，主处理器就是作个搬运工，

把USART的数据接收下来，存起来

把ADC的数据接收下来，存起来

把要发送的数据，存起来，一个个的往USART里放。

为了解决这个矛盾，人们想到一个办法，让外设和内存间建立一个通道，在主处理器允许下，让外设和内存直接 读写，这样就释放了主处理器，这个东西就是DMA。

打个比方：

一个MCU是个公司。老板就是主处理器员工是外设，仓库就是内存。

从前 仓库的东西都是老板管的。员工需要原料工作，就一个个报给老板，老板去仓库里一个一个拿。员工作好的东西，一个个给老板，老板一个个放进仓库里。老板很累，虽然老板是超人，也受不了越来越多的员工和单子。

最后老板雇了一个仓库保管员，它就是DMA

他专门负责 入库和出库，只需要把出库 和入库计划给老板过目老板说OK，就不管了。

后面的入库和出库过程，员工只需要和这个仓库保管员打交道就可以了。

--------闲话，马七时常想，让设备与设备之间开DMA，岂不更牛X，比喻完成。

ADC是个高速设备，前面提到。而且ADC采集到的数据是不能直接用的。即使你再小心的设计外围电路，测的离谱的数据总会出现。那么通常来说，是采集一批数据，然后进行处理，这个过程就是软件滤波。

DMA用到这里就很合适。让ADC高速采集，把数据填充到RAM中，填充一定数量，比如32个，64个MCU再来使用。

-----多一句，也可以说，单次ADC毫无意义。

下面我们来具体介绍，如何使用DMA来进行ADC操作。初始化函数包括两部分，DMA初始化和 ADC初始化我们有多个管理员--DMA，一个管理员当然不止管一个DMA操作。所以DMA有多个Channel

//ADC with DMA Init

#define ADC_Channel ADC_Channel0

#define ADC1_DR_Address （（u32）0x4001244C）

void ADCWithDMAInit（）

{

//DMA init; Using DMA channel 1

DMA_DeInit（DMA1_Channel1）; //开启DMA1的第一通道

DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //DMA对应的外设基地址，这个地址走Datasheet查

DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //转换结果的数据大小

DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = （unsigned long）&ADC_ConvertedValue; //

DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA的转换模式是SRC模式，就是从外设向内存中搬运，

DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //M2M模式禁止，memory to memory，这里暂时用不上，以后介绍

DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //DMA搬运的数据尺寸，注意ADC是12位的，

HalfWord就是16位

DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //接收一次数据后，目标内存地址是否后移--重

要概念，用来采集多个数据的

DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //接收一次数据后，设备地址是否后移

DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //转换模式，循环缓存模式，常用，M2M果果开启了，这个模式失效。

DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //DMA优先级，高

DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 1; //DMA缓存大小，1个

DMA_Init（DMA1_Channel1，&DMA_InitStruct）;

// Enable DMA1

DMA_Cmd（DMA1_Channel1， ENABLE）;

}

void ADCx_Init（unsigned char ADC_Channel）

{

ADC_DeInit（ADC1）; //开启ADC1

ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //转换模式，为独立转换。转换模式太多了，以后深究

ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //对齐方式，ADC结果是12位的，显然有个对齐左边还是右边

的问题。一般是右对齐

ADC_InitStruct.ADC_ConTInuousConvMode = ENABLE; //连续转换模式开启

ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //ADC外部出发开关，关闭

ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 2; //开启通道数，2个

ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //扫描转换模式开启

ADC_Init（ADC1， &ADC_InitStruct）;

ADC_RegularChannelConfig（ADC1， ADC_Channel， 1， ADC_SampleTIme_239Cycles5）; //规则组通道设置，关键函数 转

换器ADC1，选择哪个通道channel，规则采样顺序，1到16，以后解释详细含义，最后一个参数是转换时间，越长越准越稳定

// ADC1 to DMA， Enable

ADC_DMACmd（ADC1， ENABLE）; //ADC命令，和DMA关联。

//ADC1 Enable

ADC_Cmd（ADC1，ENABLE）; //开启ADC1

//Reset the CalibraTIon of ADC1

ADC_ResetCalibraTIon（ADC1）; //重置校准

//wait unTIl the Calibration‘s finish

while（ADC_GetResetCalibrationStatus（ADC1）） //等待重置校准完成

;

ADC_StartCalibration（ADC1）; //开始校准

while（ADC_GetCalibrationStatus（ADC1）） //等待校准完成

;

ADC_SoftwareStartConvCmd（ADC1， ENABLE）; //连续转换开始，从选择开始，MCU可以不用管了，ADC将通过DMA不断刷新

制定RAM区

// Attach them;

}

最后讲讲滤波算法

滤波的方法以后会开个专题。

特别提一下---没有完美的滤波算法，只有合适的滤波算法。

需要综合考虑信号特点，噪声特点，控制对象等等，

这里用个最简单的滤波算法，均值滤波。

采样16次，取平均值，吼吼，在豆皮上跳动还是蛮小的，合适，吼吼

//16ms finish a ADC detection

// return mv

unsigned int ADC_filter（void）

{

unsigned int result=“0”;

unsigned char i;

for（i=16;i》0;i--）

{

Delay_xms（1）;

result += ADC_ConvertedValue;

}

return （unsigned int）（（（unsigned long）（result》》4））*3300》》12）;