【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲

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第45章       STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲

本章教程为大家讲解定时器触发配合DMA双缓冲做ADC数据采集,实际项目中有一定的使用价值,一个缓冲接收数据的时候,另一个缓冲可以做数据处理。

45.1 初学者重要提示

45.2 ADC稳压基准硬件设计

45.3 ADC驱动设计

45.4 ADC板级支持包(bsp_adc.c)

45.5 ADC驱动移植和使用

45.6 实验例程设计框架

45.7 实验例程说明(MDK)

45.8 实验例程说明(IAR)

45.9 总结

 

 

45.1 初学者重要提示

  1.   学习本章节前,务必优先学习第44章,需要对ADC的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
  2.   开发板右上角有个跳线帽,可以让ADC的稳压基准接3.3V或者2.5V,本章例子是接到3.3V。
  3.   STM32H7的ADC支持偏移校准和线性度校准。如果使用线性度校准的话,特别要注意此贴的问题:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
  4.   ADC的专业术语诠释文档,推荐大家看看:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=89414 。

45.2 ADC稳压基准硬件设计

注:学习前务必优先看第14章的2.1小节,对电源供电框架有个了解。

ADC要采集的准确,就需要有一个稳定的稳压基准源,V7开发板使用的LM285D-2.5,即2.5V的基准源。硬件设计如下:

 【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第1张图片

关于这个原理图要注意以下问题:

LM285D-2.5输出的是2.5V的稳压基准,原理图这里做了一个特别的处理,同时接了一个上拉电阻到VDDA(3.3V),然后用户可以使用开发板右上角的跳线帽设置Vref选择3.3V稳压还是2.5V稳压。

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第2张图片 

下面再来了解下LM285的电气特性:

 【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第3张图片

通过这个表,我们要了解以下几点知识:

  1.   LM285的典型值是2.5V,支持的最小值2.462V,最大值2.538V。工作电流是20uA到20mA,温飘是±20ppm/℃。
  2.   Iz是Reference current参考电流的意思:
  •  参考电流是20uA到1mA,温度25℃,参考电压最大变化1mV。
  •  参考电流是20uA到1mA,全范围温度(−40°C to 85°C),参考电压最大变化1.5mV。
  •  参考电流是1mA到20mA,温度25℃,参考电压最大变化10mV。
  •  参考电流是1mA到20mA,全范围温度(−40°C to 85°C),参考电压最大变化30mV。

 

那么问题来了,V7开发板上LM285的参考电流是多少? 简单计算就是:

(VDDA – 2.5V) /  1K  =(3.3 – 2.5V) / 1K = 0.8mA。

45.3 ADC驱动设计

定时器触发ADC做DMA数据传输的实现思路框图如下:

 【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第4张图片

下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。

45.3.1 触发ADC的定时器选择和配置

ADC转换既可以选择外部触发也可以选择软件触发。定时器属于外部触发方式,使用定时器触发的好处是可以设置任何ADC能够支持的转换频率。

对于ADC1,ADC2,ADC3来说,规则通道支持的外部触发源如下:

#define ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC1           ((uint32_t)0x00000000)
#define ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC2           ((uint32_t)ADC_CFGR_EXTSEL_0)
#define ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC3           ((uint32_t)ADC_CFGR_EXTSEL_1)
#define ADC_EXTERNALTRIG_T2_CC2           ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T3_TRGO          ((uint32_t)ADC_CFGR_EXTSEL_2)
#define ADC_EXTERNALTRIG_T4_CC4           ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_EXT_IT11         ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T8_TRGO          ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1 |
 ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T8_TRGO2         ((uint32_t) ADC_CFGR_EXTSEL_3)
#define ADC_EXTERNALTRIG_T1_TRGO          ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T1_TRGO2         ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_1))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T2_TRGO          ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T4_TRGO          ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T6_TRGO          ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T15_TRGO         ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1))
#define ADC_EXTERNALTRIG_T3_CC4           ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_HR1_ADCTRG1      ((uint32_t) ADC_CFGR_EXTSEL_4)
#define ADC_EXTERNALTRIG_HR1_ADCTRG3      ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_LPTIM1_OUT       ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_1))
#define ADC_EXTERNALTRIG_LPTIM2_OUT       ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_1| ADC_CFGR_EXTSEL_0))
#define ADC_EXTERNALTRIG_LPTIM3_OUT       ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_2))

 

我们这里使用的是TIM1_CC1。

接下来就是TIM1的时钟配置问题,代码如下:

1.    /*
2.    ******************************************************************************************************
3.    *    函 数 名: TIM1_Config
4.    *    功能说明: 配置TIM1,用于触发ADC,当前配置的100KHz触发频率
5.    *    形    参: 无                                      
6.    *    返 回 值: 无
7.    ******************************************************************************************************
8.    */
9.    static void TIM1_Config(void)
10.    {
11.        TIM_HandleTypeDef  htim ={0};
12.        TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0};
13.    
14.    
15.        /* 使能时钟 */  
16.        __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
17.          
18.        /*-----------------------------------------------------------------------
19.            bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下: 
20.    
21.            System Clock source       = PLL (HSE)
22.            SYSCLK(Hz)                = 400000000 (CPU Clock)
23.            HCLK(Hz)                  = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
24.            AHB Prescaler             = 2
25.            D1 APB3 Prescaler         = 2 (APB3 Clock  100MHz)
26.            D2 APB1 Prescaler         = 2 (APB1 Clock  100MHz)
27.            D2 APB2 Prescaler         = 2 (APB2 Clock  100MHz)
28.            D3 APB4 Prescaler         = 2 (APB4 Clock  100MHz)
29.    
30.            因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz;
31.            因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;
32.            APB4上面的TIMxCLK没有分频,所以就是100MHz;
33.    
34.            APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14,LPTIM1
35.            APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16,TIM17
36.    
37.            APB4 定时器有 LPTIM2,LPTIM3,LPTIM4,LPTIM5
38.    
39.        TIM12CLK = 200MHz/(Period + 1) / (Prescaler + 1) = 200MHz / 2000 / 1 = 100KHz
40.        ----------------------------------------------------------------------- */  
41.         HAL_TIM_Base_DeInit(&htim);
42.        
43.         htim.Instance = TIM1;
44.        htim.Init.Period            = 1999;
45.        htim.Init.Prescaler         = 0;
46.        htim.Init.ClockDivision     = 0;
47.        htim.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
48.        htim.Init.RepetitionCounter = 0;
49.        HAL_TIM_Base_Init(&htim);
50.        
51.        sConfig.OCMode     = TIM_OCMODE_PWM1;
52.        sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;
53.    
54.        /* 占空比50% */
55.        sConfig.Pulse = 1000;  
56.        if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
57.        {
58.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
59.        }
60.    
61.        /* 启动OC1 */
62.        if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
63.        {
64.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
65.        }
66.    }

 

这里把几个关键的地方阐释下:

  •   第11 – 12行,对作为局部变量的HAL库结构体做初始化,防止不确定值配置时出问题。
  •   第18 – 65行,注释已经比较详细,配置TIM1的频率是100KHz,这个速度就是ADC的触发频率。

TIM1CLK = 200MHz / (Period + 1) / (Prescaler + 1) = 200MHz/(1999+1)/(0+1) = 100KHz

占空比 = Pulse / (Period + 1) = 1000 / (1999+1)= 50%

 

这些知识点在前面的定时器章节有更详细的说明。

45.3.2 ADC时钟源选择

根据第44章2.2小节的讲解,我们知道ADC有两种时钟源可供选择,可以使用来自AHB总线的系统时钟,也可以使用PLL2,PLL3,HSE,HSI或者CSI时钟。

如果采用AHB时钟,不需要做专门的配置,而采用PLL2,PLL3时钟需要特别的配置,下面是使用AHB或者PLL2时钟的配置。

  •   通过宏定义设置选择的时钟源

使用那个时钟源,将另一个注释掉即可:

/* 选择ADC的时钟源 */
#define ADC_CLOCK_SOURCE_AHB     /* 选择AHB时钟源 */
//#define ADC_CLOCK_SOURCE_PLL   /* 选择PLL时钟源 */

 

  •   PLL2或者AHB时钟源配置
#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
    /* 配置PLL2时钟为的72MHz,方便分频产生ADC最高时钟36MHz */
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
    PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
    PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2;
    if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);  
    }
#elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
  
  /* 使用AHB时钟的话,无需配置,默认选择*/
  
#endif

 

对于PLL2的时钟输出,直接使用STM32CubeMX里面的时钟树配置即可,效果如下:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第5张图片 

选择PLL2P输出作为ADC时钟源:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第6张图片 

  •   ADC分频设置

无论是使用AHB时钟还是PLL2时钟都支持分频设置:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第7张图片 

AHB支持下面三种分频设置:

#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_0)  
#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_1) 
#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE)   

#define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV1   ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1   /* 这三个仅仅是为了兼容,已经不推荐使用 */
#define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV2   ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2   
#define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV4   ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4    

 

PLL2支持下面几种分频设置:

#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1       ((uint32_t)0x00000000)                                       
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2       ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_0)                                  
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV4       ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_1)                                   
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV6       ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8       ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2))                                
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV10      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_0))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV12      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV16      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0)) 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV32      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3))                                
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV64      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_0))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV128     ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1))                
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV256     ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0)) 

 

有了这些认识后再看实际的分频配置就好理解了:

#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
/* 采用PLL异步时钟,2分频,即72MHz/2 = 36MHz */
    AdcHandle.Init.ClockPrescaler        = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;     
/* 采用AHB同步时钟,4分频,即200MHz/4 = 50MHz */     
#elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
    AdcHandle.Init.ClockPrescaler        = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;      
#endif

 

45.3.3 ADC的DMA双缓冲配置

由于函数HAL_ADC_Start_DMA封装的DMA传输函数是HAL_DMA_Start_IT,而不是专门的DMA双缓冲函数HAL_DMAEx_MultiBuferStart_IT。所以要实现双缓冲效果的话,可以使用半传输完成中断和传输完成中断配合实现双缓冲效果。这里使用的是DMA1_Stream1:

1.    /*
2.    ******************************************************************************************************
3.    *    函 数 名: bsp_InitADC
4.    *    功能说明: 初始化ADC
5.    *    形    参: 无
6.    *    返 回 值: 无
7.    ******************************************************************************************************
8.    */
9.    void bsp_InitADC(void)
10.    {
11.        ADC_HandleTypeDef   AdcHandle = {0};
12.        DMA_HandleTypeDef   DmaHandle = {0};    
13.        ADC_ChannelConfTypeDef   sConfig = {0};
14.        GPIO_InitTypeDef         GPIO_InitStruct;
15.    
16.        
17.      /* ## - 1 - 配置ADC采样的时钟 ####################################### */
18.    #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
19.        /* 配置PLL2时钟为的72MHz,方便分频产生ADC最高时钟36MHz */
20.         RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
21.        PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
22.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25;
23.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504;
24.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7;
25.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7;
26.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7;
27.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0;
28.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
29.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
30.        PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2;
31.        if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
32.        {
33.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);  
34.        }
35.    #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
36.      
37.      /* 使用AHB时钟的话,无需配置,默认选择*/
38.      
39.    #endif
40.    
41.        /* ## - 2 - 配置ADC采样使用的采集引脚 ####################################### */
42.        __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
43.    
44.        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
45.        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
46.        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
47.        HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
48.    
49.        /* ## - 3 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */
50.        __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
51.        DmaHandle.Instance                 = DMA1_Stream1;            /* 使用的DMA1 Stream1 */
52.        DmaHandle.Init.Request             = DMA_REQUEST_ADC1;        /* 请求类型采用DMA_REQUEST_ADC1 */  
53.        DmaHandle.Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;    /* 传输方向是从外设到存储器 */  
54.        DmaHandle.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;        /* 外设地址自增禁止 */ 
55.        DmaHandle.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;         /* 存储器地址自增使能 */  
56.        DmaHandle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;/* 外设数据传输位宽选择半字,16bit */     
57.         DmaHandle.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;/* 存储器数据传输位宽选半字,16bit */    
58.        DmaHandle.Init.Mode                = DMA_CIRCULAR;            /* 循环模式 */   
59.        DmaHandle.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_LOW;        /* 优先级低 */  
60.        DmaHandle.Init.FIFOMode            = DMA_FIFOMODE_DISABLE;    /* 禁止FIFO*/
61.        DmaHandle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 禁止FIFO此位不起作用,用于设置阀值 */
62.        DmaHandle.Init.MemBurst      = DMA_MBURST_SINGLE;       /* 禁止FIFO此位不起作用,用于存储器突发 */
63.        DmaHandle.Init.PeriphBurst   = DMA_PBURST_SINGLE;      /* 禁止FIFO此位不起作用,用于外设突发 */
64.     
65.        /* 初始化DMA */
66.        if(HAL_DMA_Init(&DmaHandle) != HAL_OK)
67.        {
68.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);     
69.        }
70.        
71.        /* 开启DMA1 Stream1的中断 */
72.        HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Stream1_IRQn, 2, 0);
73.        HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream1_IRQn);
74.        
75.        /* 关联ADC句柄和DMA句柄 */
76.        __HAL_LINKDMA(&AdcHandle, DMA_Handle, DmaHandle);
77.    
78.        /* ## - 4 - 配置ADC ########################################################### */
79.        __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();
80.        AdcHandle.Instance = ADC1;
81.        
82.    #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
83.        AdcHandle.Init.ClockPrescaler  = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;     /* 采用PLL异步时钟,2分频,即72MHz/2 
84.                                                                      = 36MHz */
85.    #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
86.        AdcHandle.Init.ClockPrescaler  = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;  /* 采用AHB同步时钟,4分频,即200MHz/4
87.                                                                        = 50MHz */
88.    #endif
89.        AdcHandle.Init.Resolution            = ADC_RESOLUTION_16B;   /* 16位分辨率 */
90.        AdcHandle.Init.ScanConvMode          = ADC_SCAN_DISABLE;     /* 禁止扫描,因为仅开了一个通道 */
91.        AdcHandle.Init.EOCSelection          = ADC_EOC_SINGLE_CONV;  /* EOC转换结束标志 */
92.        AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait      = DISABLE;              /* 禁止低功耗自动延迟特性 */
93.        AdcHandle.Init.ContinuousConvMode    = DISABLE;            /* 禁止自动转换,采用的定时器触发转换 */
94.        AdcHandle.Init.NbrOfConversion       = 1;         /* 使用了1个转换通道 */
95.        AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;   /* 禁止不连续模式 */
96.        AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion   = 1;         /* 禁止不连续模式后,此参数忽略,此位是用来配置
97.                                                             不连续子组中通道数 */
98.        AdcHandle.Init.ExternalTrigConv      = ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC1;            /* 定时器1的CC1触发 */
99.        AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge  = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;    /* 上升沿触发 */
100.        AdcHandle.Init.ConversionDataManagement = ADC_CONVERSIONDATA_DMA_CIRCULAR; /* DMA循环模式接收ADC
101.                                                                                       转换的数据 */
102.        AdcHandle.Init.BoostMode    = ENABLE;                 /* ADC时钟超过20MHz的话,使能boost */
103.        AdcHandle.Init.Overrun    = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; /* ADC转换溢出的话,覆盖ADC的数据寄存器 */
104.        AdcHandle.Init.OversamplingMode         = DISABLE;    /* 禁止过采样 */
105.    
106.        /* 初始化ADC */
107.        if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK)
108.        {
109.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
110.        }
111.      
112.        /* 校准ADC,采用偏移校准 */
113.        if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
114.        {
115.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
116.        }
117.      
118.        /* 配置ADC通道  */
119.        sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_10;              /* 配置使用的ADC通道 */
120.        sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_1;          /* 采样序列里的第1个 */
121.        sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;     /* 采样周期 */
122.        sConfig.SingleDiff   = ADC_SINGLE_ENDED;            /* 单端输入 */
123.        sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;             /* 无偏移 */ 
124.        sConfig.Offset = 0;                                 /* 无偏移的情况下,此参数忽略 */
125.    
126.        if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
127.        {
128.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
129.        }
130.      
131.        /* ## - 5 - 配置ADC的定时器触发 ####################################### */
132.        TIM1_Config();
133.      
134.        /* ## - 6 - 启动ADC的DMA方式传输 ####################################### */
135.        if (HAL_ADC_Start_DMA(&AdcHandle, (uint32_t *)ADCxValues, 128) != HAL_OK)
136.        {
137.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
138.        }
139.    }

 

这里把几个关键的地方阐释下:

  •   第11 - 13行,对作为局部变量的HAL库结构体做初始化,防止不确定值配置时出问题。
  •   第18 - 39行,前面2.2小节已经讲解,ADC时钟源选择AHB时钟还是PLL时钟。
  •   第42 – 47行,选择PC0作为数据采集引脚。
  •   第50- 69行,配置DMA的基本参数,注释较详细。这里是采用的ADC外设到内部SRAM的传输方向,数据带宽设置16bit,循环传输模式。
  •   第72 – 73行,配置DMA的中断优先级,并使能。
  •   第76行,这行代码比较重要,应用中容易被遗忘,用于关联ADC句柄和DMA句柄。在用户调用ADC的DMA传输方式函数HAL_ADC_Start_DMA时,此函数内部调用的HAL_DMA_Start_IT会用到DMA句柄。
  •   第79 - 110行,主要是ADC的配置,注释较详细,配置ADC1为16bit模式,采用定时器1的CC1作为外部触发。
  •   第113 – 116行,这里的是采用的ADC偏移校准,如果要采用线性度校准,务必要注意此贴的问题:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
  •   第119 -129行,配置ADC通道参数。这里使用的通道10是PC0引脚的复用功能,不是随意设置的。另外注意这里的采用周期,取的最小值,方便实现ADC外部触发的最快速度。
  •   第132行,配置ADC的定时器触发,在本章2.2小节有讲解。
  •   第135 – 138行,启动ADC的DMA方式数据传输。

45.3.4 DMA存储器选择注意事项

由于STM32H7 Cache的存在,凡是CPU和DMA都会操作到的存储器,我们都要注意数据一致性问题。对于本章节要实现的功能,要注意读Cache问题,防止DMA已经更新了缓冲区的数据,而我们读取的却是Cache里面缓存的。这里提供两种解决办法:

  •   方法一:

关闭DMA所使用SRAM存储区。

/* 配置SRAM的MPU属性为Device或者Strongly Ordered,即关闭Cache */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

 

  •   方法二:

设置SRAM的缓冲区做32字节对齐,大小最好也是32字节整数倍,然后调用函数SCB_InvalidateDCache_by_Addr做无效化操作即可,保证CPU读取到的数据是刚更新好的。

 

本章节配套例子是直接使用的方法二。例子中变量的定义方式如下:

/* 方便Cache类的API操作,做32字节对齐 */
#if defined ( __ICCARM__ )
#pragma location = 0x38000000
uint16_t ADCxValues[128];
#elif defined ( __CC_ARM )
ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint16_t ADCxValues[128]);
#endif

 

对于IAR需要#pragma location指定位置,而MDK通过分散加载即可实现,详情看前面第26章,有详细讲解。

45.3.5 DMA中断处理

调用函数HAL_ADC_Start_DMA开启了DMA的传输完成中断,半传输完成中断,传输错误中断和直接模式错误中断。通过传输完成中断和半传输完整中断可以实现双缓冲的处理:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DMA1_Stream1_IRQHandler
*    功能说明: DMA1 Stream1中断服务程序
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
    /* 传输完成中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5;

        /* 当前使用的缓冲0 */
        if((DMA1_Stream1->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET)
        {
            /*
                1、当前正在使用缓冲0,此时可以动态修改缓冲1的数据。
                   比如缓冲区0是IO_Toggle,缓冲区1是IO_Toggle1,那么此时就可以修改IO_Toggle1。
                2、变量所在的SRAM区已经通过MPU配置为WT模式,更新变量IO_Toggle会立即写入。
                3、不配置MPU的话,也可以通过Cahce的函数SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作。
            */
            
        }
        /* 当前使用的缓冲1 */
        else
        {
             /*
               1、当前正在使用缓冲1,此时可以动态修改缓冲0的数据。
                  比如缓冲区0是IO_Toggle,缓冲区1是IO_Toggle1,那么此时就可以修改IO_Toggle。
               2、变量所在的SRAM区已经通过MPU配置为WT模式,更新变量IO_Toggle会立即写入。
               3、不配置MPU的话,也可以通过Cahce的函数SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作。
            */

        }
    }

    /* 半传输完成中断 */    
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LISR = DMA_FLAG_HTIF1_5;
    }

    /* 传输错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LISR = DMA_FLAG_TEIF1_5;
    }

    /* 直接模式错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LISR = DMA_FLAG_DMEIF1_5;
    }
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DMA1_Stream1_IRQHandler
*    功能说明: DMA1 Stream1中断服务程序
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
    /* 传输完成中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET)
    {
        
        HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);
        
        /*
           1、使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍。
           2、进入传输完成中断,当前DMA正在使用缓冲区的前半部分,用户可以操作后半部分。
        */
        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[64]), 128);
        
        s_DmaFlag = 2;
        
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5;
    }

    /* 半传输完成中断 */    
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET)
    {
        /*
           1、使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍。
           2、进入半传输完成中断,当前DMA正在使用缓冲区的后半部分,用户可以操作前半部分。
        */
        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[0]), 128);
        
        s_DmaFlag = 1;
        
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_HTIF1_5;
    }

    /* 传输错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TEIF1_5;
    }

    /* 直接模式错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_DMEIF1_5;
    }
}

 

注释的比较清楚。如果输出的PWM频率较高,建议将DMA的缓冲区设置的大些,防止DMA中断的执行频率较高。

传输完成中断里面有个扩展IO翻转函数HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23),大家可以通过示波器测量开发板上丝印为X23的排针,从而方便的查看DMA中断速度。

传输完成中断和半传输完成中断里面还有一个变量s_DmaFlag,当s_DmaFlag= 1时表示进DMA半传输完成中断,s_DmaFlag = 2表示进入DMA传输完成中断。

45.3.6 读取DMA双缓冲数据

DMA双缓冲方式配置一款RTOS是最方便的,可以在中断服务程序里面发消息给任务,让数据可以得到及时处理。而裸机方式的话,需要用户实时查询变量,检测到有数据了再进行处理。具体实现代码如下:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_GetAdcValues
*    功能说明: 获取ADC的数据并打印
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_GetAdcValues(void)
{
    uint32_t values;
    float  temp;
    
    /* 当前DMA操作是后半个缓冲,读取前半个缓冲的前4个数值求平均 */
    if(s_DmaFlag == 1)
    {
        DISABLE_INT();
        s_DmaFlag = 0;
        values = (ADCxValues[0] + ADCxValues[1] + ADCxValues[2] + ADCxValues[3])/4;

        ENABLE_INT();
    }
    /* 当前DMA操作是后前个缓冲,读取后半个缓冲的前4个数值求平均 */
    else if(s_DmaFlag == 2)
    {
        DISABLE_INT();
        s_DmaFlag = 0;
        values = (ADCxValues[64] + ADCxValues[65] + ADCxValues[66] + ADCxValues[67])/4;
        ENABLE_INT();
    }
    
    /* 打印读出的串口值 */
    temp = values *3.3 / 65536;
    
    printf("ADCxValues = %d, %5.3f\r\n", values, temp);
}

 

45.4 ADC板级支持包(bsp_adc.c)

ADC驱动文件bsp_adc.c提供了如下三个函数:

  •   TIM1_Config
  •   bsp_InitADC
  •   bsp_GetAdcValues

45.4.1 函数TIM1_Config

函数原型:

static void TIM1_Config(void)

函数描述:

此函数用于配置TIM1工作在OC输出比较模式,使用TIM1的CC1作为ADC的触发源。

注意事项:

  1. 关于此函数的讲解在本章的2.1小节。
  2. 函数前面的static表示限制在bsp_adc.c文件里面调用。

45.4.2 函数bsp_InitADC

函数原型:

void bsp_InitADC(void)

函数描述:

此函数用于配置定时器触发ADC做DMA传输。

注意事项:

  1. 关于此函数的讲解在本章2.2小节。

使用举例:

作为初始化函数,直接在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。

45.4.3 函数bsp_GetAdcValues

函数原型:

void bsp_GetAdcValues(void)

函数描述:

此函数用于获取ADC的转换数据。

注意事项:

  1. 关于此函数的讲解在本章2.4,2.5和2.6小节。

使用举例:

如果是裸机工程: 要实时调用此函数读取双缓冲里面的数据。

如果是RTOS工程:要在DMA的中断服务程序里面给ADC任务发消息,让ADC任务可以及时读取数据。

45.5 ADC驱动移植和使用

ADC驱动的移植比较方便:

  •   第1步:复制bsp_adc.c和bsp_adc.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
  •   第2步:这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO、TIM,DMA和ADC驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
  •   第3步,应用方法看本章节配套例子即可,另外就是根据自己的需要做配置修改。

45.6 实验例程设计框架

通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下:

 【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第8张图片

  第1阶段,上电启动阶段:

  • 这部分在第4章进行了详细说明。

  第2阶段,进入main函数:

  •   第1步,硬件初始化,主要是MPU,Cache,HAL库,系统时钟,滴答定时器,LED,串口和ADC。
  •   第2步,应用程序设计部分,周期性的打印数据,方便查看。
  •   第3步,DMA中断,以双缓冲方式存储ADC数据。

45.7 实验例程说明(MDK)

配套例子:

V7-019_ADC定时器触发+DMA双缓冲实现

实验目的:

  1. 学习ADC定时器触发 + DMA双缓冲的实现。

实验内容:

  1. 例子默认用的AHB时钟供ADC使用,大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到PLL2专用时钟。
  2. 使用的TIM1的OC1作为ADC的外部触发源,触发速度是100KHz,即ADC的采样率也是100KHz。
  3. 使用DMA的半传输完成中断和传输完成中断实现数据的双缓冲更新。
  4. 采集引脚使用的PC0,另外特别注意开发板上的Vref稳压基准跳线帽短接的3.3V。
  5. 每隔500ms,串口会打印一次。
  6. 板子正常运行时LED2闪烁。

PC0引脚位置(稳压基准要短接3.3V):

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第9张图片 

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第10张图片 

程序设计:

  系统栈大小分配:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第11张图片 

  RAM空间用的DTCM:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第12张图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
bsp_InitADC();    /* 初始化ADC */
}

 

  MPU配置和Cache配置:

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

/* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate,no write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

 

  主功能

主程序实现如下操作:

  •   每隔500ms打印一次PC0引脚的采集值。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;     /* 按键代码 */    

#if defined ( __CC_ARM )    
    TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */  
    TempValues2 = 0;    
#endif
 
    bsp_Init();          /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();      /* 打印例程名称和版本等信息 */
    PrintfHelp();      /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 500);    /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
    
    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔500ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
            
            /* 
               这里仅仅是为了展示方便,500ms更新一次,如果是实际工程里面应用
               裸机工程: 要实时调用下面的函数读取双缓冲里面的数据。
               RTOS工程:要在DMA的中断服务程序里面给ADC任务发消息,让ADC任务可以及时读取数据。
            */
            bsp_GetAdcValues();
        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
                    printf(" K1键按下 \r\n");
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

DMA中断处理:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DMA1_Stream1_IRQHandler
*    功能说明: DMA1 Stream1中断服务程序
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
    /* 传输完成中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET)
    {
        
        HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);
        
        /*
           1、使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍。
           2、进入传输完成中断,当前DMA正在使用缓冲区的前半部分,用户可以操作后半部分。
        */
        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[64]), 128);
        
        s_DmaFlag = 2;
        
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5;
    }

    /* 半传输完成中断 */    
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET)
    {
        /*
           1、使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍。
           2、进入半传输完成中断,当前DMA正在使用缓冲区的后半部分,用户可以操作前半部分。
        */
        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[0]), 128);
        
        s_DmaFlag = 1;
        
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_HTIF1_5;
    }

    /* 传输错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TEIF1_5;
    }

    /* 直接模式错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_DMEIF1_5;
    }
}

 

45.8 实验例程说明(IAR)

配套例子:

V7-019_ADC定时器触发+DMA双缓冲实现

实验目的:

  1. 学习ADC定时器触发 + DMA双缓冲的实现。

实验内容:

  1. 例子默认用的AHB时钟供ADC使用,大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到PLL2专用时钟。
  2. 使用的TIM1的OC1作为ADC的外部触发源,触发速度是100KHz,即ADC的采样率也是100KHz。
  3. 使用DMA的半传输完成中断和传输完成中断实现数据的双缓冲更新。
  4. 采集引脚使用的PC0,另外特别注意开发板上的Vref稳压基准跳线帽短接的3.3V。
  5. 每隔500ms,串口会打印一次。
  6. 板子正常运行时LED2闪烁。

PC0引脚位置(稳压基准要短接3.3V):

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第13张图片 

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第14张图片 

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第15张图片 

程序设计:

  系统栈大小分配:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第16张图片 

  RAM空间用的DTCM:

【STM32H7教程】第45章 STM32H7的ADC应用之定时器触发配合DMA双缓冲_第17张图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
bsp_InitADC();    /* 初始化ADC */
}

 

  MPU配置和Cache配置:

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

/* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate,no write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

 

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •  每隔500ms打印一次PC0引脚的采集值。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;     /* 按键代码 */    

#if defined ( __CC_ARM )    
    TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */  
    TempValues2 = 0;    
#endif
 
    bsp_Init();          /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();      /* 打印例程名称和版本等信息 */
    PrintfHelp();      /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 500);    /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
    
    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔500ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
            
            /* 
               这里仅仅是为了展示方便,500ms更新一次,如果是实际工程里面应用
               裸机工程: 要实时调用下面的函数读取双缓冲里面的数据。
               RTOS工程:要在DMA的中断服务程序里面给ADC任务发消息,让ADC任务可以及时读取数据。
            */
            bsp_GetAdcValues();
        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
                    printf(" K1键按下 \r\n");
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

DMA中断处理:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DMA1_Stream1_IRQHandler
*    功能说明: DMA1 Stream1中断服务程序
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
    /* 传输完成中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET)
    {
        
        HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);
        
        /*
           1、使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍。
           2、进入传输完成中断,当前DMA正在使用缓冲区的前半部分,用户可以操作后半部分。
        */
        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[64]), 128);
        
        s_DmaFlag = 2;
        
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5;
    }

    /* 半传输完成中断 */    
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET)
    {
        /*
           1、使用此函数要特别注意,第1个参数地址要32字节对齐,第2个参数要是32字节的整数倍。
           2、进入半传输完成中断,当前DMA正在使用缓冲区的后半部分,用户可以操作前半部分。
        */
        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[0]), 128);
        
        s_DmaFlag = 1;
        
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_HTIF1_5;
    }

    /* 传输错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TEIF1_5;
    }

    /* 直接模式错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_DMEIF1_5;
    }
}

 

45.9 总结

本章节就为大家讲解这么多,DMA双缓冲方式记录ADC数据还是非常实用的,建议初学者熟练应用这种方案。

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