STM32HAL库单ADC+DMA学习及测试记录

一、打开STM32CubeMX选择对应的芯片型号，后进入开发界面
1、双击“STM32CubeMX”软件打开，打开后如下图所示，选择红色框；
在这里插入图片描述
选择后可能会更新，等待更新完成即可，如下图：

2、选择开发芯片，作者本例程的芯片是STM32F407VET6,读者根据自己使用的开发板芯片选择即可。操作如下：
按照下图步骤：
步骤1：输入开发使用的芯片型号，作者这里输入:STM32F407VET6，就会在步骤2显示芯片的具体型号；
步骤2：选择具体使用的芯片型号，选中后会高亮；
步骤3：点击“Start Project”,开始进入工程图形配置界面。

二、图形界面配置
由于采集的ADC数据需要查看，所以本例程采用的是通过串口输出采集的数据，输出到电脑端的串口调试助手。
所以除了基本的时钟、晶振等一些配置，还包含串口配置和ADC配置。
1、配置晶振
步骤1：选择“Pinout&Configuration”;
步骤2：选择“System Core”;
步骤3：选择“RCC”；
步骤4、5：选项下拉选择“Crystal/Ceramic Resonator”
下拉选项说明：
Crystal/Ceramic Resonator：晶体/陶瓷晶振，一般使用的都是这个
BYPASS Clock Source：旁路时钟源
在这里插入图片描述
2、配置DEBUG和SYS
步骤1：选择“Pinout&Configuration”;
步骤2：选择“System Core”;
步骤3：选择“SYS”；
步骤4：选择“Serial Wire”；
此选项是下载调试的方式选择，有很多种，包括SWD、JTAG等方式，我是ST-link/V2 下载器来下载
步骤5：选择“Sys Tick”；
此选项是HAL时基的选择，有滴答定时器，和其它定时器1、2、3、4、5…，这里选择SysTick滴答定时器。

在这里插入图片描述
3、配置调试输出串口1
步骤1：选择“Pinout&Configuration”;
步骤2：选择“Connectivity”;
步骤3：选择“USART1”；
步骤4：选择“Asynchronous”；
此下拉选项有多种选择，分别如下：
Asynchronous：异步通信
Synchronous：同步通信
Single Wire(Half-Duplex):半双工
Multiprocessor Communication:多处理器通信
lrDA:红外数据
LIN:局域网互联
SmartCard:智能卡
步骤5：选择“NVIC Settings”->然后勾选中断使能。
选项卡“Parameter Settings”是设置串口的参数
Basic Parameters->Baud Rate:设置波特率，默认115200，可不修改；
Basic Parameters->Word Length:字长,默认“8Bits”,默认即可；
Basic Parameters->Parity:奇偶校验，默认选择"None"无校验；默认即可；
Basic Parameters->Stop Bits:停止位，默认1，默认即可；
Advanced Parameters->Data Direction:数据方向，默认“Receive and Transmit”可接收发送，默认即可；
Advanced Parameters->Over Sampling:过采样长度，默认“16 Samples”16个采样，默认即可；
选项卡“NVIC Settings”是设置中断使能-勾选对应的中断信号源即可，本工程只勾选“USART1 global interrupt”;
选项卡“DMA Settings”是设置串口DMA通道的，可添加DMA，在本工程，不使用。
其它选项卡无需设置。
在这里插入图片描述
4、配置ADC，使用ADC1通道1，即PA1引脚
步骤1：选择“Pinout&Configuration”;
步骤2：选择“Analog”;
步骤3：选择“ADC1”；
步骤4：选择“IN11和IN12以及IN13”，表示选择通道11、通道12、通道13，此选项是选项ADC的通道，
步骤5：ADC参数配置
步骤6：勾选ADC通道后在右侧标记变绿可看到对应的IO选中。

重点讲解ADC参数
选项卡“Parameter Settings”是设置ADC的参数，如图所示；
(1)ADCs_Common_Settings->Mode:ADC的模式，默认选择“Independent mode”,独立模式，默认即可；
(2)ADC_Settings->Clock Prescaler:时钟预分频，默认选择“PCLK2 divided by 4”,2分频，ADC分频后的时钟最好不要高于36MHz；ADC在APB2时钟线上，后面配置时钟树时，会得到APB2是84MHz，所以本工程此选项选择“PCLK2 divided by 4”,4分频
(3)ADC_Settings->Resolution:ADC 分辨率,默认“12Bits",默认即可；
(4)ADC_Settings->Data Alignment:数据对齐对齐方式，默认“Right alignment”,右对齐，默认即可；
(5)ADC_Settings->Scan Conversion Mode:扫描，默认“Disable”,不使能，如果多通道可使能，此处需要使能“Enabled”；
(6)ADC_Settings->Continuous Conversion Mode:连续转换，默认“Disable”,不使能，如果多通道或连续采集信号时可使能，此处需要使能“Enabled”；
(7)ADC_Settings->Discontinuous Conversion Mode:不连续转换，默认“Disable”,不使能；
(8)ADC_Settings->DMA Continuous Requests:DMA 连续请求,默认“Disable”,不使能,使用DMA时可使能，此处需要使能“Enabled”；
(9)ADC_Settings->End Of Conversion Selection:转换结束选择,默认“EOC flag at the end of single channel conversion”,单通道转换结束时的 EOC 标志,默认即可；
(10)ADC_Regular_ConversionMode->Number Of Conversion:转换次数,由于我们选择了三个 ADC通道，所以此处需要填写3；
(11)ADC_Regular_ConversionMode->External Trigger Conversion Source,外部触发转换源，默认“Regular Conversion launched by software”由软件启动的定期转换,默认即可；
(12)ADC_Regular_ConversionMode->External Trigger Conversion Edge,外部触发转换边沿,默认“None”,默认即可；
(13)ADC_Regular_ConversionMode->Rank->Channel，选择ADC的通道，在前面则通道后，处选择对应的Channel即可，如果只用到3个通道，会衍生出三个Rank选项。分别要填写我们需要采集的ADC通道，这里分别填写11 、12 、13；
(14)ADC_Regular_ConversionMode->Rank->Sampling Time,采样时间,小一些比较快，但是可能采集的信号波动大，大一些时间长一点，采集的波动小；
(15)ADC_Injected_ConversionMode->Number Of ConversionMode（注入通道转换模式）,转换模式数,默认即可。
注入通道数不为0时，才有下面的配置项
<1> Number of Conversion ADC转换的注入通道数
<2> External Trigger Source ADC外部触发转换源
<3> External Trigger Edge ADC外部触发转换边沿（意思是上升沿/下降沿触发）
<4> Injected Conversion Mode ADC注入转换通道模式

(16)WatchDog->Enable Analog WatchDog Mode,看门口，默认不勾选，默认即可；

在这里插入图片描述

5，NVIC配置
步骤1：选择“ADC2”；
步骤2：选择“NVIC Setting”;
步骤3：勾选“ADC1, ADC2 and ADC3 global interrupts”的使能；启用优先级通道
在这里插入图片描述

6，进行DMA配置
步骤1：选择“ADC2”；
步骤2：选择“DMA Setting”;
步骤3：前面ADC设置中有启用了DMA通道，使用这里显示了ADC2的DMA信息保持默认即可或根据需要修改对应的信息
Stream DMA 通道流，Direction 传输方向由于这里是外设到内存，priority 优先级；
步骤2：选择“DMA Setting”;

使能DMA连续请求，就应该采用循环模式Circular Mode，它意味着可以重复加载数据到目标地址
在这里插入图片描述

三、配置系统时钟
步骤1：选择“Clock&Configuration”;
步骤2：外部高速晶振的大小，作者用的开发板上，外部高速晶振大小时8MHz,读者根据自己使用的开发板上的晶振大小输入对应的值即可；
步骤3：选择器选择下面园点，即选中外部晶振作为输入源；如果电路没外部晶振，可选择上面圆点，选择芯片内部高速晶振作为输入，本工程选外部输入；
步骤4：选择“PLLCLK”，就是选择倍频器PLL作为输入时钟源，如果没外部高速晶振，则选择HSI(第一个圆点)；
步骤5：直接输入“168”，作为系统的主频大小。
以上修改完成后回车，如果右提示，选择确认即可。

在这里插入图片描述
参考下图选择，高亮的位置都可以修改，修改后的值如下图所示：

四、工程输出配置
1、项目文件配置
步骤1：选择“Project Manager”
步骤2：选择“Project”
步骤3：输入工程名称，作者这里输入“ADC”，表示ADC功能的工程，一般名称体现工程的作用，可以自定义；
步骤4：点击“Browse”,选择工程存放的路径，不要包含中文；
步骤5：下拉选择“MDK-ARM”，表示用的IDE是keil；可以根据自己使用的编程软件选择，这里作者选用“MDK-ARM”；后面的“V5.27”则是软件的版本号；
步骤6：芯片的HAL库固件包，勾选后面，会自动选择，一般会自动更新到最新版本；
在这里插入图片描述

2、代码生成配置
步骤7：选择“Code Generator”;
步骤8：STM32Cube MCU packages and embedded software packs,STM32Cube MCU 软件包和嵌入式软件包选择，本工程选中第一条；
第一条：Copy all used libraries into the project folder:将所有使用的库复制到项目文件夹中;
第二条：Copy only the necessary library files:只复制必要的库文件;
第三条：Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file:在工具链项目配置文件中添加必要的库文件作为参考;
建议选中第一条，将所以的包含，避免后续开发出现遗漏的文件，方便后续功能增加，就是工程代码量会大一些；

步骤9：Generated files,生成文件，本工程选中，第一、三、四，三个选项；
第一条：Generate pripheral initalization as a pair of ‘.c/.h’ files per peripheral:将外围设备初始化生成为每个外围设备的一对“.c/.h”文件
第二条：Backup previously generated files when re-generating,重新生成时备份以前生成的文件
第三条：Keep User Code when re-generating,重新生成时保留用户代码
第四条：Delete previously generated files when not re-generated ,不重新生成时删除以前生成的文件
步骤10：点击“GENERATE CODE”
在这里插入图片描述

点击生成后弹出提示框，点击“Open Project”,即可打开工程。
在这里插入图片描述
五、代码补充
1、补充串口代码
串口是为了方便测试查看ADC的采集数据，重定向了printf函数，具体操作如下：
打开“usart.c”文件，
在文件头文件引用的“/* USER CODE BEGIN 0 /” 和“ / USER CODE END 1 */ ”之间添加如下代码：

#include "stdio.h"

在末尾的“/* USER CODE BEGIN 1 /” 和“ / USER CODE END 1 */ ”之间添加如下代码：

#if 1
//#pragma import(__use_no_semihosting)             
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 
 
FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{ 	
	 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0x0001);  
	return ch;
}

在Whil循环中添加

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

//		i=0;
//		printf("\r\n");
//			ad1 += ADC_Value[i++];
//			printf("ADC1_value=%d\r\n", ADC_Value[i]);
//			ad2 += ADC_Value[i++];
						printf("ADC2_value=%d\r\n", ADC_Value[i]);
//			ad3 += ADC_Value[i++];
//			printf("ADC3_value=%d\r\n", ADC_Value[i]);

		
		
//		printf("\r\n");
				for(i = 0 , ad1 =0 , ad2=0 , ad3=0; i < 19; )
		{	
			
			ad1 += ADC_Value[i++];
//						printf("%d\r\n", ADC_Value[i]);
			ad2 += ADC_Value[i++];
//						printf("ADC2_value=%d,位置：%d\r\n", ADC_Value[i]);
			ad3 += ADC_Value[i++];
//						printf("ADC3_value=%d\r\n", ADC_Value[i]);
			printf("%d\r\n", ADC_Value[i]);
		}
//		ad1 /= 10;
//		ad2 /= 10;//均值输出
//		ad3 /= 10;//均值输出
		
//		printf("\r\n");
//		printf("ADC1_value=%.3fV\r\n", ad1*3.3f/4096);
		printf("ADC2_value=%.3fV\r\n" ,ad2*3.3f/4096);//打印
//		printf("ADC3_value=%.3fV\r\n" ,ad3*3.3f/4096);//打印
		HAL_Delay(500) ;
		
		
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

通过连接0V或3.3V电压，再printf打印输出可确定引脚对应的通道，也可区分 DMA搬运时对应的数据。
最近我发现循环中超出一定的数量打印多个数据后。精准ADC准确度下降，准确来说是数据位好像偏移了。后面没有深究

七、总结
1.本次的ADC转化时间计算为
配置为：
外挂8M晶振
系统时钟 168M
ADC挂在PCLK2时钟下，ADC分频：4 ，ADC时钟：21M
采样间隔：3 cycles
TCONV(转换时间) = 采样时间+ 12.5 个周期
3 + 12.5 = 15.5
采样通道数：3
采样时间 =（3+12.5）*3 / 21M = 2.214us

其他ADC采样时间、采样周期、采样频率计算方法链接如下：

https://www.cnblogs.com/lifan3a/articles/10968911.html