目录
前言
一、ADC模数转换器
(1)AD单通道
(2)AD多通道
二、DMA原理和应用
(1)DMA数据转运(内存到内存)
(2)DMA+AD多同道(外设到内存)
前言
最近想重温一下32标准库的内容,所以打算写几篇博客梳理一遍之前学过的知识点,图片和代码都是参考江科大的,江科大32教程非常不错,不管是小白还是大佬想学习32标准库都可以看他b站的课程。
一、ADC模数转换器
ADC简介:
逐次逼近型ADC:
ADC框图:
ADC基本结构:
输入通道:
通道 | ADC1 | ADC2 | ADC3 |
通道0 | PA0 | PA0 | PA0 |
通道1 | PA1 | PA1 | PA1 |
通道2 | PA2 | PA2 | PA2 |
通道3 | PA3 | PA3 | PA3 |
通道4 | PA4 | PA4 | PF6 |
通道5 | PA5 | PA5 | PF7 |
通道6 | PA6 | PA6 | PF8 |
通道7 | PA7 | PA7 | PF9 |
通道8 | PB0 | PB0 | PF10 |
通道9 | PB1 | PB1 | |
通道10 | PC0 | PC0 | PC0 |
通道11 | PC1 | PC1 | PC1 |
通道12 | PC2 | PC2 | PC2 |
通道13 | PC3 | PC3 | PC3 |
通道14 | PC4 | PC4 | |
通道15 | PC5 | PC5 | |
通道16 | 温度传感器 | ||
通道17 | 内部参考电压 |
单次转换,非扫描模式:
连续转换,非扫描模式:
单次转换,扫描模式:
连续转换,扫描模式:
触发控制:
数据对齐:
转换时间:
校准:
硬件电路:
(1)AD单通道
面包板接线图:
代码示例:
AD.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:AD初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为模拟输入
/*规则组通道配置*/
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列1的位置,配置为通道0
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式,选择独立模式,即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐,选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发,使用软件触发,不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1,ADC开始运行
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程,内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数:获取AD转换的值
* 参 数:无
* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(void)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位,即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器,得到AD转换的结果
}
AD.h
#ifndef __AD_H
#define __AD_H
void AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
uint16_t ADValue; //定义AD值变量
float Voltage; //定义电压变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
AD_Init(); //AD初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "ADValue:");
OLED_ShowString(2, 1, "Voltage:0.00V");
while (1)
{
ADValue = AD_GetValue(); //获取AD转换的值
Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3; //将AD值线性变换到0~3.3的范围,表示电压
OLED_ShowNum(1, 9, ADValue, 4); //显示AD值
OLED_ShowNum(2, 9, Voltage, 1); //显示电压值的整数部分
OLED_ShowNum(2, 11, (uint16_t)(Voltage * 100) % 100, 2); //显示电压值的小数部分
Delay_ms(100); //延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间
}
}
(2)AD多通道
面包板接线:
代码示例:
AD.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:AD初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入
/*不在此处配置规则组序列,而是在每次AD转换前配置,这样可以灵活更改AD转换的通道*/
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式,选择独立模式,即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐,选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发,使用软件触发,不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //连续转换,失能,每转换一次规则组序列后停止
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //扫描模式,失能,只转换规则组的序列1这一个位置
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //通道数,为1,仅在扫描模式下,才需要指定大于1的数,在非扫描模式下,只能是1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1
/*ADC使能*/
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1,ADC开始运行
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程,内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}
/**
* 函 数:获取AD转换的值
* 参 数:ADC_Channel 指定AD转换的通道,范围:ADC_Channel_x,其中x可以是0/1/2/3
* 返 回 值:AD转换的值,范围:0~4095
*/
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //在每次转换前,根据函数形参灵活更改规则组的通道1
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发AD转换一次
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); //等待EOC标志位,即等待AD转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //读数据寄存器,得到AD转换的结果
}
AD.h
#ifndef __AD_H
#define __AD_H
void AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3; //定义AD值变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
AD_Init(); //AD初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");
OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
while (1)
{
AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0); //单次启动ADC,转换通道0
AD1 = AD_GetValue(ADC_Channel_1); //单次启动ADC,转换通道1
AD2 = AD_GetValue(ADC_Channel_2); //单次启动ADC,转换通道2
AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3); //单次启动ADC,转换通道3
OLED_ShowNum(1, 5, AD0, 4); //显示通道0的转换结果AD0
OLED_ShowNum(2, 5, AD1, 4); //显示通道1的转换结果AD1
OLED_ShowNum(3, 5, AD2, 4); //显示通道2的转换结果AD2
OLED_ShowNum(4, 5, AD3, 4); //显示通道3的转换结果AD3
Delay_ms(100); //延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间
}
}
HAL库实验可看:STM32 ADC介绍和应用_mq-4 adc-CSDN博客
二、DMA原理和应用
DMA简介:
存储器映像:
RAM:随机存取存储器(英语:Random Access Memory,缩写:RAM),也叫主存,是与CPU直接交换数据的内部存储器。
ROM:(只读内存(Read-Only Memory)简称)英文简称ROM。ROM所存数据,一般是装入整机前事先写好的,整机工作过程中只能读出,而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。
DMA框图:
DMA基本结构:
DMA请求:
数据宽度与对齐:简单来说就是高位补零或者取高位舍低位
数据转运+DMA:
ADC扫描模式+DMA:
(1)DMA数据转运(内存到内存)
DMA.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t MyDMA_Size; //定义全局变量,用于记住Init函数的Size,供Transfer函数使用
/**
* 函 数:DMA初始化
* 参 数:AddrA 原数组的首地址
* 参 数:AddrB 目的数组的首地址
* 参 数:Size 转运的数据大小(转运次数)
* 返 回 值:无
*/
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
MyDMA_Size = Size; //将Size写入到全局变量,记住参数Size
/*开启时钟*/
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //开启DMA的时钟
/*DMA初始化*/
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; //定义结构体变量
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA; //外设基地址,给定形参AddrA
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外设数据宽度,选择字节
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable; //外设地址自增,选择使能
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB; //存储器基地址,给定形参AddrB
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //存储器数据宽度,选择字节
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //存储器地址自增,选择使能
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //数据传输方向,选择由外设到存储器
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size; //转运的数据大小(转运次数)
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //模式,选择正常模式
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable; //存储器到存储器,选择使能
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //优先级,选择中等
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); //将结构体变量交给DMA_Init,配置DMA1的通道1
/*DMA使能*/
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE); //这里先不给使能,初始化后不会立刻工作,等后续调用Transfer后,再开始
}
/**
* 函 数:启动DMA数据转运
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void MyDMA_Transfer(void)
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE); //DMA失能,在写入传输计数器之前,需要DMA暂停工作
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size); //写入传输计数器,指定将要转运的次数
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); //DMA使能,开始工作
while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET); //等待DMA工作完成
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1); //清除工作完成标志位
}
DMA.h
#ifndef __MYDMA_H
#define __MYDMA_H
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size);
void MyDMA_Transfer(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"
uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04}; //定义测试数组DataA,为数据源
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0}; //定义测试数组DataB,为数据目的地
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4); //DMA初始化,把源数组和目的数组的地址传入
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "DataA");
OLED_ShowString(3, 1, "DataB");
/*显示数组的首地址*/
OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8);
OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8);
while (1)
{
DataA[0] ++; //变换测试数据
DataA[1] ++;
DataA[2] ++;
DataA[3] ++;
OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2); //显示数组DataA
OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2); //显示数组DataB
OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
Delay_ms(1000); //延时1s,观察转运前的现象
MyDMA_Transfer(); //使用DMA转运数组,从DataA转运到DataB
OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2); //显示数组DataA
OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2); //显示数组DataB
OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
Delay_ms(1000); //延时1s,观察转运后的现象
}
}
(2)DMA+AD多同道(外设到内存)
面包板接线:
代码示例:
AD_DMA.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t AD_Value[4]; //定义用于存放AD转换结果的全局数组
/**
* 函 数:AD初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void AD_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //开启ADC1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //开启DMA1的时钟
/*设置ADC时钟*/
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //选择时钟6分频,ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入
/*规则组通道配置*/
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列1的位置,配置为通道0
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列2的位置,配置为通道1
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列3的位置,配置为通道2
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5); //规则组序列4的位置,配置为通道3
/*ADC初始化*/
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; //定义结构体变量
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //模式,选择独立模式,即单独使用ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对齐,选择右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //外部触发,使用软件触发,不需要外部触发
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //连续转换,使能,每转换一次规则组序列后立刻开始下一次转换
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //扫描模式,使能,扫描规则组的序列,扫描数量由ADC_NbrOfChannel确定
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //通道数,为4,扫描规则组的前4个通道
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //将结构体变量交给ADC_Init,配置ADC1
/*DMA初始化*/
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; //定义结构体变量
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; //外设基地址,给定形参AddrA
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //外设数据宽度,选择半字,对应16为的ADC数据寄存器
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址自增,选择失能,始终以ADC数据寄存器为源
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value; //存储器基地址,给定存放AD转换结果的全局数组AD_Value
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //存储器数据宽度,选择半字,与源数据宽度对应
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //存储器地址自增,选择使能,每次转运后,数组移到下一个位置
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //数据传输方向,选择由外设到存储器,ADC数据寄存器转到数组
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4; //转运的数据大小(转运次数),与ADC通道数一致
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //模式,选择循环模式,与ADC的连续转换一致
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //存储器到存储器,选择失能,数据由ADC外设触发转运到存储器
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //优先级,选择中等
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); //将结构体变量交给DMA_Init,配置DMA1的通道1
/*DMA和ADC使能*/
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); //DMA1的通道1使能
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); //ADC1触发DMA1的信号使能
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //ADC1使能
/*ADC校准*/
ADC_ResetCalibration(ADC1); //固定流程,内部有电路会自动执行校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
/*ADC触发*/
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发ADC开始工作,由于ADC处于连续转换模式,故触发一次后ADC就可以一直连续不断地工作
}
AD_DMA.h
#ifndef __AD_H
#define __AD_H
extern uint16_t AD_Value[4];
void AD_Init(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
AD_Init(); //AD初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");
OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
while (1)
{
OLED_ShowNum(1, 5, AD_Value[0], 4); //显示转换结果第0个数据
OLED_ShowNum(2, 5, AD_Value[1], 4); //显示转换结果第1个数据
OLED_ShowNum(3, 5, AD_Value[2], 4); //显示转换结果第2个数据
OLED_ShowNum(4, 5, AD_Value[3], 4); //显示转换结果第3个数据
Delay_ms(100); //延时100ms,手动增加一些转换的间隔时间
}
}
HAL库实验可看:STM32DMA原理和应用_stm32dma应用-CSDN博客