2021年08月27日 | STM32开发板基础教程（七） - ADC with DMA

下面来讲一下STM32的ADC应用。
先闲扯一点其他事情，是我自己的理解。
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，怎末做一个简单的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);
}