2019年10月30日 | STM32采集AD电压

2019-10-30 来源：eefocus

是否使用DMA传输

使用DMA传输，那么流程为：

ADC初始化，DMA初始化，TIM2初始化

其中：TIM2作为ADC的中断源

当发生一次定时器的中断时，进入AD转换，在DMA的初始化时与ADC-DR寄存器进行绑定，在该寄存器获得数据时，直接通过DMA通道将该寄存器的数据保存在给定的数组里面，把缓存数组装满后，会触发一次DMA的中断，在DMA的中断里面将缓存数组保存到100个电压值的数组里面。

定时器设为200us发生一次中断，来进行一次AD转换，获得寄存器里面的数据以后，保存在数组，保存100个数组后停止定时器的工作以及DMA的工作，对这份数据进行处理。

至此，DMA工作的流程已经结束，那么其中又怎样的缺漏导致不用DMA进行操作，按照上述流程获得的100个离散点的电压是较为准确的（PS：这里可以把TIM2的定时中断时间改为采集32个点的625us或者采集64个点的312us），但是，如果只是放置在采集单相电压电流可以考虑，如果采集多相的电流电压，就要考虑到相位的问题，在之前的思路中

使用定时采集，流程为：

ADC初始化、定时器TIM3初始化

这里的TIM3的中断时间为100us

进过200us，即0.2ms，启动AD转换，比如三相交流电压，依次对A，B，C三通道AD进行转换，获得当前的电压值，保存在数组里面。

当保存了100个数据以后，如果不考虑误差，那么0.2ms*100=20ms，即为50Hz电压的一个周期的时间采集到的电压值，采集到的100个离散点使用均方根公式进行求值获得该通道的电压的有效值。

在此转换中，进过0.2ms进行一次转换，不停止，功耗比较大，但是每次获得数据后，都要通过数据是否过上升沿下降沿开始，判断有无错相。（关于是否错相算法见下文）

总结

对比两个流程可以知道：如果不考虑相位问题，那么可以使用DMA+ADC采集数据，比如0.5s开启一下DMA与定时器采集一次，采集到的100个数据保存在数组里面，关闭定时器与DMA，采集好以后进行处理一下存储在当前电压值的变量里面，但是这样的一组周期内的电压，存在着可能无法判断是否错相的情况，比如采集ABC三相，当A出现下降沿过抬高电压位置时，开始计时，可能从这时开始到这个周期结束没有发生B相出现上升沿过抬高电压的情况，这样判断错相就会出现问题，当然，也可以直接使用DMA+ADC去类似0.2ms就进行一次转换，不间断的进行这个流程，这个方式我认为与0.2ms手动开启AD转换，不经过DMA传输直接读取寄存器ADC-DR的值相差的功耗不大。（待测）

算法

采集

AD采集到的数据进行处理获得当前的瞬时电压值：

ADC_DR/当前电压值 = 4096/3300毫伏

即当前电压值 = （ADC_DR*3300）/4096；

在程序中我们对其进行了简化，最终的公式为

当前电压值 = （ADC_DR*825）>>10

就这样，我们保存了一个周期内100个点的电压值，也就是100个正弦波形上的离散点。

计算

根据100个离散点求得该引脚的电压的有效值：

均方根公式：

这个网上不少，直接百度即可

Xi为离散点的电压值，N为100，Xrms为电压有效值

其中要注意的是：Xi²实则为（引脚处电压 – 抬高电压）²

错相判断

下面为正相序时的波形图：

改天抽时间重画，原来的文件没了

譬如检测AB有无错相，当A出现下降沿并且过0点时（实际程序中是过抬高电压值时），开始计时，当B出现上升沿并且过0点时停止计时，这段时间T = 16.67ms，如果考虑一些特殊情况，比如电压的频率波动，开启计时的时间存在误差，可以假定T ≥15.5ms，AB为正相序。

下面为反相序时的波形图：

由此图我们可以看出，依旧像上面说的那样，在A（假定是A）相电压出现下降沿过0点时开启计时，在B相电压出现上升沿过零点时停止计时，此时时间远远小于正相序时的时间，如果无误差时T = 3.3ms，考虑到上述误差影响，那么我们把时间T ≤3.6ms时判断得AB为反相序。在程序中扩大了一下范围，把这个判断是否为反相序的时间调整为4.0ms，如果这段时间小于4.0ms，那么就认为是错相，大于的话默认为正相序。

错相与缺相的逻辑判断：

<1>. 当存在缺相时，不执行错相判断函数；

<2>. 当存在缺相时，将通信返回的内容里面的错相位置为0，只将缺相对应位置为1。

<3>. 当不存在缺相时，只判断AB是否错相，从A出现下降沿过0点开始计时，B出现上升沿过0点关闭计时，判断是否小于4.0ms，若是，则将错相位全部置为1，如果不是，全部置为0。

<4>. 关于缺相判断，在求得电压的有效值后，有一个范围，目前设定为50mv，如果小于50mv，说明该相电压缺相。

STM32 采集AD电压 DMA传输

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