【STM32H7教程】第46章 STM32H7的ADC应用之DMA方式多通道采样

Simon223

发布于 2020-02-14 11:58:22

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第46章 STM32H7的ADC应用之DMA方式多通道采样

本章教程为大家讲解ADC+DMA方式的多通道数据采集，实际项目中有一定的使用价值，使用一路ADC就可以采集多个通道的数据。

46.1 初学者重要提示

46.2 ADC稳压基准硬件设计

46.3 ADC驱动设计

46.4 ADC板级支持包（bsp_adc.c）

46.5 ADC驱动移植和使用

46.6 实验例程设计框架

46.7 实验例程说明（MDK）

46.8 实验例程说明（IAR）

46.9 总结

46.1 初学者重要提示

学习本章节前，务必优先学习第44章，需要对ADC的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
开发板右上角有个跳线帽，可以让ADC的稳压基准接3.3V或者2.5V，本章例子是接到3.3V。
STM32H7的ADC支持偏移校准和线性度校准。如果使用线性度校准的话，特别要注意此贴的问题：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
ADC的专业术语诠释文档，推荐大家看看：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=89414 。
STM32H7的ADC多通道并不是同步采样的，本质上是通过内部的多路选择器不断切换实现的，一个采集完毕了才会采集另一个。

46.2 ADC稳压基准硬件设计

注：学习前务必优先看第14章的2.1小节，对电源供电框架有个了解。

ADC要采集的准确，就需要有一个稳定的稳压基准源，V7开发板使用的LM285D-2.5，即2.5V的基准源。硬件设计如下：

关于这个原理图要注意以下问题：

LM285D-2.5输出的是2.5V的稳压基准，原理图这里做了一个特别的处理，同时接了一个上拉电阻到VDDA（3.3V），然后用户可以使用开发板右上角的跳线帽设置Vref选择3.3V稳压还是2.5V稳压。

下面再来了解下LM285的电气特性：

通过这个表，我们要了解以下几点知识：

LM285的典型值是2.5V，支持的最小值2.462V，最大值2.538V。工作电流是20uA到20mA，温飘是±20ppm/℃
Iz是Reference current参考电流的意思：

- 参考电流是20uA到1mA，温度25℃，参考电压最大变化1mV。
- 参考电流是20uA到1mA，全范围温度（−40°C to 85°C），参考电压最大变化1.5mV。
- 参考电流是1mA到20mA，温度25℃，参考电压最大变化10mV。
- 参考电流是1mA到20mA，全范围温度（−40°C to 85°C），参考电压最大变化30mV。

那么问题来了，V7开发板上LM285的参考电流是多少？简单计算就是：

（VDDA – 2.5V） / 1K =（3.3 – 2.5V） / 1K = 0.8mA。

46.3 ADC驱动设计

ADC做DMA数据传输的实现思路框图如下：

下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。

46.3.1 ADC软件触发

ADC转换既可以选择外部触发也可以选择软件触发。我们这里选择的是软件触发方式的多通道转换，即连续转换序列，软件触发。对应的时序如下（在第44章的2.7小节有详细讲解软件触发和硬件触发的时序）：。

ADSTART表示软件启动转换。

ADSTP表示停止转换。

EOC表示一个通道转换结束。

EOS表示所有通道转换结束。

关于这个时序图的解读：

配置为连续转换的话，软件启动ADSTART会开启所有通道转换，全部转换完毕后，继续进行下一轮转换。调用了停止转换ADSTP后，会停止转换。
每个通过转换完毕有个EOC标志，所有通道转换完毕有个EOS标志。

46.3.2 ADC时钟源选择

根据第44章2.2小节的讲解，我们知道ADC有两种时钟源可供选择，可以使用来自AHB总线的系统时钟，也可以使用PLL2，PLL3，HSE，HSI或者CSI时钟。

如果采用AHB时钟，不需要做专门的配置，而采用PLL2，PLL3时钟需要特别的配置，下面是使用AHB或者PLL2时钟的配置。

通过宏定义设置选择的时钟源

使用哪个时钟源，将另一个注释掉即可：

/* 选择ADC的时钟源 */
#define ADC_CLOCK_SOURCE_AHB     /* 选择AHB时钟源 */
//#define ADC_CLOCK_SOURCE_PLL   /* 选择PLL时钟源 */

PLL2或者AHB时钟源配置

#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
    /* 配置PLL2时钟为的72MHz，方便分频产生ADC最高时钟36MHz */
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
    PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
    PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
    PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2;
    if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);  
    }
#elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
  
  /* 使用AHB时钟的话，无需配置，默认选择*/
  
#endif

对于PLL2的时钟输出，直接使用STM32CubeMX里面的时钟树配置即可，效果如下：

选择PLL2P输出作为ADC时钟源：

ADC分频设置

无论是使用AHB时钟还是PLL2时钟都支持分频设置：

AHB支持下面三种分频设置：

#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_0)  
#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE_1) 
#define ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4   ((uint32_t)ADC_CCR_CKMODE)   

#define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV1   ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV1   /* 这三个仅仅是为了兼容，已经不推荐使用 */
#define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV2   ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2   
#define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV4   ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4

PLL2支持下面几种分频设置：

#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1       ((uint32_t)0x00000000)                                       
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2       ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_0)                                  
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV4       ((uint32_t)ADC_CCR_PRESC_1)                                   
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV6       ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8       ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2))                                
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV10      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_0))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV12      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV16      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_2|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0)) 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV32      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3))                                
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV64      ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_0))                 
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV128     ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1))                
#define ADC_CLOCK_ASYNC_DIV256     ((uint32_t)(ADC_CCR_PRESC_3|ADC_CCR_PRESC_1|ADC_CCR_PRESC_0))

有了这些认识后再看实际的分频配置就好理解了：

#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
/* 采用PLL异步时钟，2分频，即72MHz/2 = 36MHz */
    AdcHandle.Init.ClockPrescaler        = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2;     
/* 采用AHB同步时钟，4分频，即200MHz/4 = 50MHz */     
#elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
    AdcHandle.Init.ClockPrescaler        = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;      
#endif

46.3.3 ADC的DMA配置

由于函数HAL_ADC_Start_DMA封装的DMA传输函数是HAL_DMA_Start_IT。而我们这里仅需要用到DMA传输，而用不到中断，所以不开启对应的NVIC即可，这里使用的是DMA1_Stream1，测量了PC0，Vbat/4，VrefInt和温度四个通道。

1.    /*
2.    ******************************************************************************************************
3.    *    函 数 名: bsp_InitADC
4.    *    功能说明: 初始化ADC，采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度
5.    *    形    参: 无
6.    *    返 回 值: 无
7.    ******************************************************************************************************
8.    */
9.    void bsp_InitADC(void)
10.    {
11.        ADC_HandleTypeDef   AdcHandle = {0};
12.        DMA_HandleTypeDef   DMA_Handle = {0};
13.        ADC_ChannelConfTypeDef   sConfig = {0};
14.        GPIO_InitTypeDef          GPIO_InitStruct;
15.    
16.      /* ## - 1 - 配置ADC采样的时钟 ####################################### */
17.    #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
18.        /* 配置PLL2时钟为的72MHz，方便分频产生ADC最高时钟36MHz */
19.         RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
20.        PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
21.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25;
22.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504;
23.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7;
24.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7;
25.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7;
26.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0;
27.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
28.        PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
29.        PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2;
30.        if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
31.        {
32.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);  
33.        }
34.    #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
35.      
36.      /* 使用AHB时钟的话，无需配置，默认选择*/
37.      
38.    #endif
39.    
40.        /* ## - 2 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */
41.        __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
42.    
43.        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
44.        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
45.        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
46.        HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
47.      
48.        /* ## - 3 - 配置ADC采样使用的时钟 ####################################### */
49.        __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
50.        DMA_Handle.Instance                 = DMA1_Stream1;            /* 使用的DMA1 Stream1 */
51.        DMA_Handle.Init.Request             = DMA_REQUEST_ADC3;         /* 请求类型采用DMA_REQUEST_ADC3 */  
52.        DMA_Handle.Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;    /* 传输方向是从外设到存储器*/  
53.        DMA_Handle.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;        /* 外设地址自增禁止 */ 
54.        DMA_Handle.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;         /* 存储器地址自增使能 */  
55.        DMA_Handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; /* 外设数据位宽选择半字，即16bit */     
56.        DMA_Handle.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; /* 存储器数据位宽选择半字，即16bit */    
57.        DMA_Handle.Init.Mode                = DMA_CIRCULAR;            /* 循环模式 */   
58.        DMA_Handle.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_LOW;        /* 优先级低 */  
59.        DMA_Handle.Init.FIFOMode            = DMA_FIFOMODE_DISABLE;    /* 禁止FIFO*/
60.        DMA_Handle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于设置阀值 */
61.        DMA_Handle.Init.MemBurst   = DMA_MBURST_SINGLE;       /* 禁止FIFO此位不起作用，用于存储器突发 */
62.        DMA_Handle.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE;      /* 禁止FIFO此位不起作用，用于外设突发 */
63.    
64.        /* 初始化DMA */
65.        if(HAL_DMA_Init(&DMA_Handle) != HAL_OK)
66.        {
67.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);     
68.        }
69.        
70.        /* 关联ADC句柄和DMA句柄 */
71.        __HAL_LINKDMA(&AdcHandle, DMA_Handle, DMA_Handle);
72.        
73.        
74.        /* ## - 4 - 配置ADC ########################################################### */
75.        __HAL_RCC_ADC3_CLK_ENABLE();
76.        AdcHandle.Instance = ADC3;
77.    
78.    #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL)
79.        AdcHandle.Init.ClockPrescaler   = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV8;   /* 采用PLL异步时钟，8分频，即72MHz/8
80.                                                                          = 36MHz */
81.    #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB)
82.        AdcHandle.Init.ClockPrescaler   = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; /* 采用AHB同步时钟，4分频，即200MHz/4
83.                                                                        = 50MHz */
84.    #endif
85.        
86.        AdcHandle.Init.Resolution            = ADC_RESOLUTION_16B;   /* 16位分辨率 */
87.        AdcHandle.Init.ScanConvMode          = ADC_SCAN_ENABLE;      /* 禁止扫描，因为仅开了一个通道 */
88.        AdcHandle.Init.EOCSelection          = ADC_EOC_SINGLE_CONV;  /* EOC转换结束标志 */
89.        AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait      = DISABLE;              /* 禁止低功耗自动延迟特性 */
90.        AdcHandle.Init.ContinuousConvMode    = ENABLE;               /* 禁止自动转换，采用的软件触发 */
91.        AdcHandle.Init.NbrOfConversion       = 4;                    /* 使用了4个转换通道 */
92.        AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;              /* 禁止不连续模式 */
93.        AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion   = 1;   /* 禁止不连续模式后，此参数忽略，此位是用来配置不连续
94.                                                        子组中通道数 */
95.    
96.        AdcHandle.Init.ExternalTrigConv      = ADC_SOFTWARE_START;              /* 采用软件触发 */
97.        AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge  = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING; /* 软件触发，此位忽略 */
98.        AdcHandle.Init.ConversionDataManagement = ADC_CONVERSIONDATA_DMA_CIRCULAR; /* DMA循环模式接收*/
99.        AdcHandle.Init.BoostMode  = DISABLE;                /* ADC时钟低于20MHz的话，可以禁止boost */
100.        AdcHandle.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN;  /* ADC转换溢出的话，覆盖ADC的数据寄存器 */
101.        AdcHandle.Init.OversamplingMode      = DISABLE;     /* 禁止过采样 */
102.    
103.        /* 初始化ADC */
104.        if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK)
105.        {
106.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
107.        }
108.      
109.      
110.        /* 校准ADC，采用偏移校准 */
111.        if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
112.        {
113.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
114.        }
115.      
116.        /* 配置ADC通道，序列1，采样PC0引脚 */
117.        /*
118.            采用PLL2时钟的话，ADCCLK = 72MHz / 8 = 9MHz
119.            ADC采样速度，即转换时间 = 采样时间 + 逐次逼近时间
120.                                    = 810.5 + 8.5(16bit)
121.                                    = 820个ADC时钟周期
122.            那么转换速度就是9MHz / 820 = 10975Hz
123.        */
124.        sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_10;              /* 配置使用的ADC通道 */
125.        sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_1;          /* 采样序列里的第1个 */
126.        sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5;  /* 采样周期 */
127.        sConfig.SingleDiff   = ADC_SINGLE_ENDED;            /* 单端输入 */
128.        sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;             /* 无偏移 */ 
129.        sConfig.Offset = 0;                                 /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */
130.        sConfig.OffsetRightShift       = DISABLE;           /* 禁止右移 */
131.        sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE;           /* 禁止有符号饱和 */
132.        
133.        if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
134.        {
135.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
136.        }
137.        
138.        /* 配置ADC通道，序列2，采样Vbat/4 */
139.        sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_VBAT_DIV4;       /* 配置使用的ADC通道 */
140.        sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_2;          /* 采样序列里的第1个 */
141.        sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5;  /* 采样周期 */
142.        sConfig.SingleDiff   = ADC_SINGLE_ENDED;            /* 单端输入 */
143.        sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;             /* 无偏移 */ 
144.        sConfig.Offset = 0;                                 /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */
145.        sConfig.OffsetRightShift       = DISABLE;           /* 禁止右移 */
146.        sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE;           /* 禁止有符号饱和 */
147.        
148.        if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
149.        {
150.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
151.        }
152.      
153.        /* 配置ADC通道，序列3，采样VrefInt */
154.        sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_VREFINT;         /* 配置使用的ADC通道 */
155.        sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_3;          /* 采样序列里的第1个 */
156.        sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5;  /* 采样周期 */
157.        sConfig.SingleDiff   = ADC_SINGLE_ENDED;            /* 单端输入 */
158.        sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;             /* 无偏移 */ 
159.        sConfig.Offset = 0;                                 /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */
160.        sConfig.OffsetRightShift       = DISABLE;           /* 禁止右移 */
161.        sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE;           /* 禁止有符号饱和 */
162.        
163.        if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
164.        {
165.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
166.        }
167.    
168.        /* 配置ADC通道，序列4，采样温度 */
169.        sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR;      /* 配置使用的ADC通道 */
170.        sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_4;          /* 采样序列里的第1个 */
171.        sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_810CYCLES_5;  /* 采样周期 */
172.        sConfig.SingleDiff   = ADC_SINGLE_ENDED;            /* 单端输入 */
173.        sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;             /* 无偏移 */ 
174.        sConfig.Offset = 0;                                 /* 无偏移的情况下，此参数忽略 */
175.        sConfig.OffsetRightShift       = DISABLE;           /* 禁止右移 */
176.        sConfig.OffsetSignedSaturation = DISABLE;           /* 禁止有符号饱和 */
177.        
178.        if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK)
179.        {
180.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
181.        }    
182.      
183.    
184.        /* ## - 6 - 启动ADC的DMA方式传输 ####################################### */
185.        if (HAL_ADC_Start_DMA(&AdcHandle, (uint32_t *)ADCxValues, 4) != HAL_OK)
186.        {
187.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
188.        }
189.    }

这里把几个关键的地方阐释下：

第11 - 13行，对作为局部变量的HAL库结构体做初始化，防止不确定值配置时出问题。
第17 - 38行，前面2.2小节已经讲解，ADC时钟源选择AHB时钟还是PLL时钟。
第41 – 46行，选择PC0作为数据采集引脚。
第49- 68行，配置DMA的基本参数，注释较详细。这里是采用的ADC外设到内部SRAM的传输方向，数据带宽设置16bit，循环传输模式。
第71行，这行代码比较重要，应用中容易被遗忘，用于关联ADC句柄和DMA句柄。在用户调用ADC的DMA传输方式函数HAL_ADC_Start_DMA时，此函数内部调用的HAL_DMA_Start_IT会用到DMA句柄。
第75 - 107行，主要是ADC的配置，注释较详细，配置ADC3为16bit模式，扫描多通道，连续转换，软件触发。
第111 – 114行，这里的是采用的ADC偏移校准，如果要采用线性度校准，务必要注意此贴的问题：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
第119 -129行，配置ADC多通道采样的第1个序列。这里使用的通道10是PC0引脚的复用功能，不是随意设置的。另外注意转换速度的计算，在程序里面有注释。
第139 – 151行，配置ADC多通道采样的第2个序列，采样的Vbat/4电压。
第154 – 166行，配置ADC多通道采样的第3个序列，采样的VrefInt电压。
第169 – 181行，配置ADC多通道采样的第4个序列，采样的温度。
第185 – 188行，启动ADC的DMA方式数据传输。

46.3.4 DMA存储器选择注意事项

由于STM32H7 Cache的存在，凡是CPU和DMA都会操作到的存储器，我们都要注意数据一致性问题。对于本章节要实现的功能，要注意读Cache问题，防止DMA已经更新了缓冲区的数据，而我们读取的却是Cache里面缓存的。这里提供两种解决办法：

方法一：

关闭DMA所使用SRAM存储区。

/* 配置SRAM的MPU属性为Device或者Strongly Ordered，即关闭Cache */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

方法二：

设置SRAM的缓冲区做32字节对齐，大小最好也是32字节整数倍，然后调用函数SCB_InvalidateDCache_by_Addr做无效化操作即可，保证CPU读取到的数据是刚更新好的。

本章节配套例子是直接使用的方法二。例子中变量的定义方式如下：

/* 方便Cache类的API操作，做32字节对齐 */
#if defined ( __ICCARM__ )
#pragma location = 0x38000000
uint16_t ADCxValues[4];
#elif defined ( __CC_ARM )
ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint16_t ADCxValues[4]);
#endif

对于IAR需要#pragma location指定位置，而MDK通过分散加载即可实现，详情看前面第26章，有详细讲解。

46.3.5 读取DMA缓冲数据

程序中配置的DMA缓冲区可以存储4次ADC的转换数据，正好ADCxValues[0]对应PC0引脚的采样电压，ADCxValues[1]对应Vbat/4电压，ADCxValues[2]对应VrefInt采样的电源，ADCxValues[3]对应温度采样值。

具体实现代码如下：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_GetAdcValues
*    功能说明: 获取ADC的数据并打印
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_GetAdcValues(void)
{
    float AdcValues[5];
    uint16_t TS_CAL1;
    uint16_t TS_CAL2;
    
    /*
       使用此函数要特别注意，第1个参数地址要32字节对齐，第2个参数要是32字节的整数倍
    */
    SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)ADCxValues,  sizeof(ADCxValues));
    AdcValues[0] = ADCxValues[0] * 3.3 / 65536;
    AdcValues[1] = ADCxValues[1] * 3.3 / 65536; 
    AdcValues[2] = ADCxValues[2] * 3.3 / 65536;     
    
    /*根据参考手册给的公式计算温度值 */
    TS_CAL1 = *(__IO uint16_t *)(0x1FF1E820);
    TS_CAL2 = *(__IO uint16_t *)(0x1FF1E840);
    
    AdcValues[3] = (110.0 - 30.0) * (ADCxValues[3] - TS_CAL1)/ (TS_CAL2 - TS_CAL1) + 30;  
    
    printf("PC0 = %5.3fV, Vbat/4 = %5.3fV, VrefInt = %5.3fV， TempSensor = %5.3f℃\r\n", 
            AdcValues[0],  AdcValues[1], AdcValues[2], AdcValues[3]);

}

46.4 ADC板级支持包（bsp_adc.c）

ADC驱动文件bsp_adc.c提供了如下函数：

bsp_InitADC
bsp_GetAdcValues

46.4.1 函数bsp_InitADC

函数原型：

void bsp_InitADC(void)

函数描述：

此函数用于初始化ADC，采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。

注意事项：

关于此函数的讲解在本章2.3小节。

使用举例：

作为初始化函数，直接在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。

46.4.2 函数bsp_GetAdcValues

函数原型：

void bsp_GetAdcValues(void)

函数描述：

此函数用于获取ADC的转换数据。

注意事项：

关于此函数的讲解在本章2.4和2.5小节。

使用举例：

根据需要，周期性调用即可。

46.5 ADC驱动移植和使用

ADC驱动的移植比较方便：

第1步：复制bsp_adc.c和bsp_adc.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO、TIM，DMA和ADC驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
第3步，应用方法看本章节配套例子即可，另外就是根据自己的需要做配置修改。

46.6 实验例程设计框架

通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如

第1阶段，上电启动阶段：

这部分在第14章进行了详细说明。

第2阶段，进入main函数：

第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED，串口和ADC。
第2步，周期性的打印ADC采集的多通道数据。

46.7 实验例程说明（MDK）

配套例子：

V7-024-ADC+DMA的多通道采集

实验目的：

学习ADC + DMA的多通道采集实现。

实验内容：

例子默认用的PLL时钟供ADC使用，大家可以通过bsp_adc.c文件开头宏定义切换到AHB时钟。
采用DMA方式进行多通道采样，采集了PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。
每隔500ms，串口会打印一次。
板子正常运行时LED2闪烁。

PC0引脚位置（稳压基准要短接3.3V）：

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
    bsp_InitADC();     /* 初始化ADC */
}

MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和D3域的SRAM4。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate，no write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

主功能：

主程序实现如下操作：

每隔500ms，串口会打印一次ADC采集的PC0, Vbat/4, VrefInt和温度。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    

#if defined ( __CC_ARM )    
    TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */  
    TempValues2 = 0;    
#endif
    
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */
    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 500);    /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
    
    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            bsp_GetAdcValues();
            
            /* 每隔500ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:        /* K1键按下 */
                    printf("K1按键按下\r\n");
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}