细说STM32F407单片机1个ADC使用DMA同时采集3个输入通道的方法

目录

一、示例说明

二、工程配置

1、RCC、DEBUG、CodeGenerator

2、USART6

3、TIM3

（1）Mode

（2）参数设置

[（3） TRGO](#（3） TRGO)

4、ADC3

（1）Mode

[（2） ADC_Settings](#（2） ADC_Settings)

（3）ADC_Regular_ConversionMode

（4）DMA设置

5、NVIC

三、软件设计

1、main.c

四、运行与调试

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当ADC只有一个输入通道，在转换结束后可以及时读出结果数据寄存器的内容。

当规则转换组有多个通道时，应该使用扫描转换模式(Scan Conversion Mode)，ADC在转换完一个通道后立刻转换下一个通道，直到规则组内的通道序列转换完。规则转换只有一个转换结果数据寄存器，虽然可以设置在每个通道转换完之后就产生EOC事件中断，但是在多通道情况下，在EOC事件中断里读取转换结果数据可能是来不及的，更谈不上对数据进行显示或处理。

因此，如果规则转换组有多个输入通道，应该使用DMA，使转换结果数据通过DMA传输自动保存到缓冲区中，在一个规则组转换结束后再对数据进行处理，或者在采集多次数据后再处理。

一、示例说明

本文将继续使用旺宝红龙开发板STM32F407ZGT6 KIT V1.0。

本实例，为ADC3的规则组设置3个输入通道，使用扫描转换模式，通过DMA方式传输ADC转换结果数据。

图片是开发板原理图中关于板上可调电位器RV1与MCU管脚PF8的线路图。当ADC3_IN6时，复选为PF8。再设置ADC3_IN5和ADC3_IN4，依次复选到MCU管脚PF7和PF6，然后通过导线在开发板上的P7双排针接插件上，把PF8、PF7和PF6相互连接起来。这样一个电位器信号，就同时提供给PF8、PF7和PF6了，实现了1个ADC同时采集3个通道的信号输入了。

之所以这样处理，还有一个原因，那就是STM32F407ZGT6的ADC3没有任何内部信号通道。

二、工程配置

1、RCC、DEBUG、CodeGenerator

RCC：外部晶振25MHz，HCLK=168MHz，PCLK1=42MHz，PCLK2=84MHz；

DEBUG：Serial Wire；

CodeGenerator：勾选☑Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral

2、USART6

配置PG9、PG14为USART6，全部参数默认；

3、TIM3

（1）Mode

选择internal clock。

（2）参数设置

• 预分频因子：49999。
• 计数器方向：Up.
• 计数器周期：499.
• 内部时钟分频：No.
• 自动重装载：启用。

（3） TRGO

• MSM bit：Disable。
• Trigger Event：Update Envent。

使用TIM3的TRGO信号作为ADC3的外部触发信号，TIM3的定时周期为500ms，ADC3以DMA模式启动转换，在ADC的转换完成中断里读取转换结果数据。

4、ADC3

（1）Mode

配置ADC3，并勾选IN4、IN5、IN6。分别对应管脚PF6、PF7、PF8。并且管脚PF8连接开发板上的可调电位器，+3.3V。

（2） ADC_Settings

• Clock Prescaler：PCLK2 divided by 4
• Resolution：12 bits(15 ADC Clock cycles)
• Data Alignment：Right alignment
• Scan Conversion Mode：Enabled
• Continuous Conversion Mode：Disabled. 启用连续转换模式后，ADC结束一个转换后立即启动一个新的转换。开不开启这种模式，对于结果是有区别的。至于什么样的区别，将在运行与调试里介绍。
• Discontinuous Conversion Mode：Disabled. 这种模式一般用于外部触发时，将一组输入通道分为多个短的序列，分批次转换。
• DMA Continuous Requests：Enabled
• End Of Conversion Selection：EOC flag at the end of single channel conversion

（3）ADC_Regular_ConversionMode

• Number Of Conversion：3
• External Trigger Conversion Source：Timer 3 Trigger Out event
• External Trigger Conversion Edge：Trigger detecton on the rising edge
• Rank1：通道6，采样周期15个周期；
• Rank2：通道5，采样周期15个周期；
• Rank2：通道4，采样周期15个周期；

开启扫描转换模式(Scan Conversion Mode)和DMA连续请求(DMA Continuous Requests)

设置转换个数为3，下面会自动生成3个Rank的设置，分别设置每个Rank的输入通道和采样时间，每个通道的采样时间可以不一样。3个Rank里模拟通道出现的顺序就是规则组转换的顺序。

ADC_Settings组里的参数End of Conversion Selection的设定值不变，仍然是在每个通道转换完之后产生EOC信号。

（4）DMA设置

ADC3只有一个DMA请求，为这个DMA请求配置DMA流DMA2 Stream0，设置DMA传输属性参数，DMA传输方向自动设置为Peripheral To Memory(外设到存储器)在DMA Request Settings组中将Mode(工作模式)设置为Circular(循环模式)，将外设和存储器的数据宽度都设置为Word，因为ADC转换结果数据寄存器是32位的。存储器设置为地址自增加。

Mode：如果选择Normal时，运行的时候，只采集1次，就停下来，不再工作；如果选择Circular，那么就循环不停地采集。选择什么模式，对于结果是有区别的，至于什么样的区别，将在运行与调试介绍。

ADC的数据都是32位的，数据宽度一律选择word。

5、NVIC

在使用ADC3的DMA方式传输时发现：即使不开启ADC3的全局中断，DMA传输功能也能正常工作，所以在设置NVIC时可以关闭ADC3的全局中断。同理，TIM3的全局中断设不设置都可以，不影响结果。

三、软件设计

1、main.c

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PV */
#define	BATCH_DATA_LEN 3				// DMA data buffer length, must be an integer multiple channels
uint32_t dmaDataBuffer[BATCH_DATA_LEN];	// DMA data buffer
/* USER CODE END PV */

其中，dmaDataBuffer是DMA传输数据的缓冲区，是元素类型为uint32_t的数组，该数组的长度为BATCH_DATA_LEN。程序中定义BATCH_DATA_LEN的值为3，所以，发生DMA传输完成事件中断时，数组dmaDataBuffer中就存储了3个通道的一次转换结果，在DMA传输完成事件中断的回调函数里，就可以读出3个通道的转换结果。因为设置DMA工作模式为循环模式，所以会在定时器TIM3驱动下一直进行ADC转换和数据传输。

DMA缓冲区长度BATCH_DATA_LEN也可以设置为3的整数倍，例如，设置为30。那么发生DMA传输完成中断时，数组dmaDataBuffer就存储了3个通道10个采样点的数据。在实际的ADC数据采集中，一般是采集一定的数据点之后再处理、显示或存储，还可以使用双缓冲区进一步提高效率。

菜单设计，启动DMA模式的ADC3、启动定时器TIM3。

/* USER CODE BEGIN 2 */
  //菜单设计
  uint8_t hello1[] = "Demo14_3_ADC_dual_IN:TEST ADC多个通道切换输入.\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart6,hello1,sizeof(hello1),500);	//阻塞模式
  HAL_Delay(10);
  uint8_t hello2[] = "ADC多通道和DMA传输。\r\n";
  HAL_UART_Transmit_IT(&huart6,hello2,sizeof(hello2));	//非阻塞模式
  HAL_Delay(10);

  printf("当规则转换组有多个通道时，应该使用扫描转换模式(Scan Conversion Mode)，\r\n");
  printf("ADC在转换完一个通道后立刻转换下一个通道，直到规则组内的通道序列转换完。\r\n");
  printf("如果规则转换组有多个输入通道，应该使用DMA，使转换结果数据通过DMA传输自动保存到缓冲区中，\r\n");
  printf("在一个规则组转换结束后再对数据进行处理，或者在采集多次数据后再处理。\r\n");
  printf("开发板上的可调电位器连接MCU管脚PF8.\r\n");
  printf("ADC3_IN6对应MCU管脚PF8，是外部模拟量输入通道，接可调电阻产生的可变电压。\r\n");
  printf("ADC3_IN5对应MCU管脚PF7，用导线把PF7连接PF8。\r\n");
  printf("ADC3_IN4对应MCU管脚PF6，用导线把PF6连接PF8。\r\n\r\n");

  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc3, dmaDataBuffer, BATCH_DATA_LEN); // Start ADC1, DMA mode
  HAL_TIM_Base_Start(&htim3);								// Start TIM3
  /* USER CODE END 2 */

ADC3采集完成回调函数。

/* USER CODE BEGIN 4 */
/* Callback function for DMA stream transfer completion event interrupt */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	uint32_t adcValue=0, Volt;
	for(uint8_t i=0; i<BATCH_DATA_LEN;i++)
	{
		// The buffer contains the conversion results of 3 channels.
		adcValue=dmaDataBuffer[i];
		Volt=3300*adcValue;
		Volt=Volt>>12;
		printf("ADC[%d] = %ld\r\n",i,Volt );
	}
}

//串口打印
int __io_putchar(int ch)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart6,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

通过跟踪分析函数HAL_ADC_Start_DMA()和DMA流中断处理函数HAL_DMA_IRQHandler()的源代码，可以发现DMA流中断事件与ADC回调函数之间的关系，DMA流的传输完成中断事件(DMA_IT_TC)关联着ADC的回调函数HAL_ADC_ConvCpltCallback()。

四、运行与调试

首次下载运行或复位后，串口助手显示程序最初的菜单项：

连续运行后，串口助手上不断刷新显示3个通道的采集值。调节开发板上的电位器，可以看到3个通道的电压值明显变化：

如果，DMA的模式修改为Normal，那么程序只采集一次ADC数据（见第一张图）。

如果， 当Continuous Conversion Mode设置为Enable时，ADC将在完成一次转换后立即开始下一次转换，无需额外的启动命令。这种模式适用于需要连续监测输入信号变化的应用。在这种模式下，数据更新速度会明显加快，因为转换过程是连续的 。现象就是，串口助手上显示频率更高的数据，字节好像快到跳起来了。

在禁用连续转换模式时，ADC执行单次转换操作。即完成设定的转换任务（单通道一次转换或多通道一轮转换）后，就会停止转换，若需要再次转换，需要重新启动ADC。

实际上在串口助手上除了看到数据更新的快之外，看不到其他的差别的。

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