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第45章 STM32H7的ADC應用之定時器觸發配合DMA雙緩沖
本章教程為大家講解定時器觸發配合DMA雙緩沖做ADC數據采集，實際項目中有一定的使用價值，一個緩沖接收數據的時候，另一個緩沖可以做數據處理。
45.1 初學者重要提示
45.2 ADC穩壓基准硬件設計
45.3 ADC驅動設計
45.4 ADC板級支持包（bsp_adc.c）
45.5 ADC驅動移植和使用
45.6 實驗例程設計框架
45.7 實驗例程說明（MDK）
45.8 實驗例程說明（IAR）
45.9 總結
45.1 初學者重要提示
- 學習本章節前，務必優先學習第44章，需要對ADC的基礎知識和HAL庫的幾個常用API有個認識。
- 開發板右上角有個跳線帽，可以讓ADC的穩壓基准接3.3V或者2.5V，本章例子是接到3.3V。
- STM32H7的ADC支持偏移校准和線性度校准。如果使用線性度校准的話，特別要注意此貼的問題：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
- ADC的專業術語詮釋文檔，推薦大家看看：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=89414 。
45.2 ADC穩壓基准硬件設計
注：學習前務必優先看第14章的2.1小節，對電源供電框架有個了解。
ADC要采集的准確，就需要有一個穩定的穩壓基准源，V7開發板使用的LM285D-2.5，即2.5V的基准源。硬件設計如下：
關於這個原理圖要注意以下問題：
LM285D-2.5輸出的是2.5V的穩壓基准，原理圖這里做了一個特別的處理，同時接了一個上拉電阻到VDDA（3.3V），然后用戶可以使用開發板右上角的跳線帽設置Vref選擇3.3V穩壓還是2.5V穩壓。
下面再來了解下LM285的電氣特性：
通過這個表，我們要了解以下幾點知識：
- LM285的典型值是2.5V，支持的最小值2.462V，最大值2.538V。工作電流是20uA到20mA，溫飄是±20ppm/℃。
- Iz是Reference current參考電流的意思：
- 參考電流是20uA到1mA，溫度25℃，參考電壓最大變化1mV。
- 參考電流是20uA到1mA，全范圍溫度（−40°C to 85°C），參考電壓最大變化1.5mV。
- 參考電流是1mA到20mA，溫度25℃，參考電壓最大變化10mV。
- 參考電流是1mA到20mA，全范圍溫度（−40°C to 85°C），參考電壓最大變化30mV。
那么問題來了，V7開發板上LM285的參考電流是多少？ 簡單計算就是：
（VDDA – 2.5V） / 1K =（3.3 – 2.5V） / 1K = 0.8mA。
45.3 ADC驅動設計
定時器觸發ADC做DMA數據傳輸的實現思路框圖如下：
下面將程序設計中的相關問題逐一為大家做個說明。
45.3.1 觸發ADC的定時器選擇和配置
ADC轉換既可以選擇外部觸發也可以選擇軟件觸發。定時器屬於外部觸發方式，使用定時器觸發的好處是可以設置任何ADC能夠支持的轉換頻率。
對於ADC1，ADC2，ADC3來說，規則通道支持的外部觸發源如下：
#define ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC1 ((uint32_t)0x00000000) #define ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC2 ((uint32_t)ADC_CFGR_EXTSEL_0) #define ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC3 ((uint32_t)ADC_CFGR_EXTSEL_1) #define ADC_EXTERNALTRIG_T2_CC2 ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T3_TRGO ((uint32_t)ADC_CFGR_EXTSEL_2) #define ADC_EXTERNALTRIG_T4_CC4 ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_EXT_IT11 ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T8_TRGO ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T8_TRGO2 ((uint32_t) ADC_CFGR_EXTSEL_3) #define ADC_EXTERNALTRIG_T1_TRGO ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T1_TRGO2 ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_1)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T2_TRGO ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T4_TRGO ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T6_TRGO ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T15_TRGO ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1)) #define ADC_EXTERNALTRIG_T3_CC4 ((uint32_t)(ADC_CFGR_EXTSEL_3 | ADC_CFGR_EXTSEL_2 | ADC_CFGR_EXTSEL_1 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_HR1_ADCTRG1 ((uint32_t) ADC_CFGR_EXTSEL_4) #define ADC_EXTERNALTRIG_HR1_ADCTRG3 ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_LPTIM1_OUT ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_1)) #define ADC_EXTERNALTRIG_LPTIM2_OUT ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_1| ADC_CFGR_EXTSEL_0)) #define ADC_EXTERNALTRIG_LPTIM3_OUT ((uint32_t) (ADC_CFGR_EXTSEL_4 | ADC_CFGR_EXTSEL_2))
我們這里使用的是TIM1_CC1。
接下來就是TIM1的時鍾配置問題，代碼如下：
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 數 名: TIM1_Config 4. * 功能說明: 配置TIM1，用於觸發ADC，當前配置的100KHz觸發頻率 5. * 形 參: 無 6. * 返 回 值: 無 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. static void TIM1_Config(void) 10. { 11. TIM_HandleTypeDef htim ={0}; 12. TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0}; 13. 14. 15. /* 使能時鍾 */ 16. __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE(); 17. 18. /*----------------------------------------------------------------------- 19. bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函數對時鍾的配置如下: 20. 21. System Clock source = PLL (HSE) 22. SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock) 23. HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock) 24. AHB Prescaler = 2 25. D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz) 26. D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz) 27. D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz) 28. D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz) 29. 30. 因為APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 31. 因為APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz; 32. APB4上面的TIMxCLK沒有分頻，所以就是100MHz; 33. 34. APB1 定時器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1 35. APB2 定時器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17 36. 37. APB4 定時器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5 38. 39. TIM12CLK = 200MHz/(Period + 1) / (Prescaler + 1) = 200MHz / 2000 / 1 = 100KHz 40. ----------------------------------------------------------------------- */ 41. HAL_TIM_Base_DeInit(&htim); 42. 43. htim.Instance = TIM1; 44. htim.Init.Period = 1999; 45. htim.Init.Prescaler = 0; 46. htim.Init.ClockDivision = 0; 47. htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; 48. htim.Init.RepetitionCounter = 0; 49. HAL_TIM_Base_Init(&htim); 50. 51. sConfig.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; 52. sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW; 53. 54. /* 占空比50% */ 55. sConfig.Pulse = 1000; 56. if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) 57. { 58. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 59. } 60. 61. /* 啟動OC1 */ 62. if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) 63. { 64. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 65. } 66. }
這里把幾個關鍵的地方闡釋下：
- 第11 – 12行，對作為局部變量的HAL庫結構體做初始化，防止不確定值配置時出問題。
- 第18 – 65行，注釋已經比較詳細，配置TIM1的頻率是100KHz，這個速度就是ADC的觸發頻率。
TIM1CLK = 200MHz / (Period + 1) / (Prescaler + 1) = 200MHz/（1999+1）/（0+1） = 100KHz
占空比 = Pulse / (Period + 1) = 1000 / （1999+1）= 50%
這些知識點在前面的定時器章節有更詳細的說明。
45.3.2 ADC時鍾源選擇
根據第44章2.2小節的講解，我們知道ADC有兩種時鍾源可供選擇，可以使用來自AHB總線的系統時鍾，也可以使用PLL2，PLL3，HSE，HSI或者CSI時鍾。
如果采用AHB時鍾，不需要做專門的配置，而采用PLL2，PLL3時鍾需要特別的配置，下面是使用AHB或者PLL2時鍾的配置。
- 通過宏定義設置選擇的時鍾源
使用那個時鍾源，將另一個注釋掉即可：
/* 選擇ADC的時鍾源 */ #define ADC_CLOCK_SOURCE_AHB /* 選擇AHB時鍾源 */ //#define ADC_CLOCK_SOURCE_PLL /* 選擇PLL時鍾源 */
- PLL2或者AHB時鍾源配置
#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) /* 配置PLL2時鍾為的72MHz，方便分頻產生ADC最高時鍾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時鍾的話，無需配置，默認選擇*/ #endif
對於PLL2的時鍾輸出，直接使用STM32CubeMX里面的時鍾樹配置即可，效果如下：
選擇PLL2P輸出作為ADC時鍾源：
- ADC分頻設置
無論是使用AHB時鍾還是PLL2時鍾都支持分頻設置：
AHB支持下面三種分頻設置：
#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 /* 這三個僅僅是為了兼容，已經不推薦使用 */ #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV2 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2 #define ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV4 ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4
PLL2支持下面幾種分頻設置：
#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))
有了這些認識后再看實際的分頻配置就好理解了：
#if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) /* 采用PLL異步時鍾，2分頻，即72MHz/2 = 36MHz */ AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2; /* 采用AHB同步時鍾，4分頻，即200MHz/4 = 50MHz */ #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; #endif
45.3.3 ADC的DMA雙緩沖配置
由於函數HAL_ADC_Start_DMA封裝的DMA傳輸函數是HAL_DMA_Start_IT，而不是專門的DMA雙緩沖函數HAL_DMAEx_MultiBuferStart_IT。所以要實現雙緩沖效果的話，可以使用半傳輸完成中斷和傳輸完成中斷配合實現雙緩沖效果。這里使用的是DMA1_Stream1：
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 數 名: bsp_InitADC 4. * 功能說明: 初始化ADC 5. * 形 參: 無 6. * 返 回 值: 無 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. void bsp_InitADC(void) 10. { 11. ADC_HandleTypeDef AdcHandle = {0}; 12. DMA_HandleTypeDef DmaHandle = {0}; 13. ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; 14. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 15. 16. 17. /* ## - 1 - 配置ADC采樣的時鍾 ####################################### */ 18. #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) 19. /* 配置PLL2時鍾為的72MHz，方便分頻產生ADC最高時鍾36MHz */ 20. RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0}; 21. PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; 22. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 25; 23. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 504; 24. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 7; 25. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 7; 26. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 7; 27. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_0; 28. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE; 29. PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0; 30. PeriphClkInitStruct.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLL2; 31. if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK) 32. { 33. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 34. } 35. #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) 36. 37. /* 使用AHB時鍾的話，無需配置，默認選擇*/ 38. 39. #endif 40. 41. /* ## - 2 - 配置ADC采樣使用的采集引腳 ####################################### */ 42. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); 43. 44. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; 45. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; 46. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; 47. HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); 48. 49. /* ## - 3 - 配置ADC采樣使用的時鍾 ####################################### */ 50. __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); 51. DmaHandle.Instance = DMA1_Stream1; /* 使用的DMA1 Stream1 */ 52. DmaHandle.Init.Request = DMA_REQUEST_ADC1; /* 請求類型采用DMA_REQUEST_ADC1 */ 53. DmaHandle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; /* 傳輸方向是從外設到存儲器 */ 54. DmaHandle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外設地址自增禁止 */ 55. DmaHandle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存儲器地址自增使能 */ 56. DmaHandle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;/* 外設數據傳輸位寬選擇半字，16bit */ 57. DmaHandle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;/* 存儲器數據傳輸位寬選半字，16bit */ 58. DmaHandle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 循環模式 */ 59. DmaHandle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; /* 優先級低 */ 60. DmaHandle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 禁止FIFO*/ 61. DmaHandle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 禁止FIFO此位不起作用，用於設置閥值 */ 62. DmaHandle.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用，用於存儲器突發 */ 63. DmaHandle.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用，用於外設突發 */ 64. 65. /* 初始化DMA */ 66. if(HAL_DMA_Init(&DmaHandle) != HAL_OK) 67. { 68. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 69. } 70. 71. /* 開啟DMA1 Stream1的中斷 */ 72. HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Stream1_IRQn, 2, 0); 73. HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream1_IRQn); 74. 75. /* 關聯ADC句柄和DMA句柄 */ 76. __HAL_LINKDMA(&AdcHandle, DMA_Handle, DmaHandle); 77. 78. /* ## - 4 - 配置ADC ########################################################### */ 79. __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE(); 80. AdcHandle.Instance = ADC1; 81. 82. #if defined (ADC_CLOCK_SOURCE_PLL) 83. AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV2; /* 采用PLL異步時鍾，2分頻，即72MHz/2 84. = 36MHz */ 85. #elif defined (ADC_CLOCK_SOURCE_AHB) 86. AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; /* 采用AHB同步時鍾，4分頻，即200MHz/4 87. = 50MHz */ 88. #endif 89. AdcHandle.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_16B; /* 16位分辨率 */ 90. AdcHandle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; /* 禁止掃描，因為僅開了一個通道 */ 91. AdcHandle.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; /* EOC轉換結束標志 */ 92. AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE; /* 禁止低功耗自動延遲特性 */ 93. AdcHandle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; /* 禁止自動轉換，采用的定時器觸發轉換 */ 94. AdcHandle.Init.NbrOfConversion = 1; /* 使用了1個轉換通道 */ 95. AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; /* 禁止不連續模式 */ 96. AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion = 1; /* 禁止不連續模式后，此參數忽略，此位是用來配置 97. 不連續子組中通道數 */ 98. AdcHandle.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIG_T1_CC1; /* 定時器1的CC1觸發 */ 99. AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING; /* 上升沿觸發 */ 100. AdcHandle.Init.ConversionDataManagement = ADC_CONVERSIONDATA_DMA_CIRCULAR; /* DMA循環模式接收ADC 101. 轉換的數據 */ 102. AdcHandle.Init.BoostMode = ENABLE; /* ADC時鍾超過20MHz的話，使能boost */ 103. AdcHandle.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; /* ADC轉換溢出的話，覆蓋ADC的數據寄存器 */ 104. AdcHandle.Init.OversamplingMode = DISABLE; /* 禁止過采樣 */ 105. 106. /* 初始化ADC */ 107. if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK) 108. { 109. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 110. } 111. 112. /* 校准ADC，采用偏移校准 */ 113. if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&AdcHandle, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK) 114. { 115. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 116. } 117. 118. /* 配置ADC通道 */ 119. sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_10; /* 配置使用的ADC通道 */ 120. sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; /* 采樣序列里的第1個 */ 121. sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5; /* 采樣周期 */ 122. sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 單端輸入 */ 123. sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 無偏移 */ 124. sConfig.Offset = 0; /* 無偏移的情況下，此參數忽略 */ 125. 126. if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) 127. { 128. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 129. } 130. 131. /* ## - 5 - 配置ADC的定時器觸發 ####################################### */ 132. TIM1_Config(); 133. 134. /* ## - 6 - 啟動ADC的DMA方式傳輸 ####################################### */ 135. if (HAL_ADC_Start_DMA(&AdcHandle, (uint32_t *)ADCxValues, 128) != HAL_OK) 136. { 137. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 138. } 139. }
這里把幾個關鍵的地方闡釋下：
- 第11 - 13行，對作為局部變量的HAL庫結構體做初始化，防止不確定值配置時出問題。
- 第18 - 39行，前面2.2小節已經講解，ADC時鍾源選擇AHB時鍾還是PLL時鍾。
- 第42 – 47行，選擇PC0作為數據采集引腳。
- 第50- 69行，配置DMA的基本參數，注釋較詳細。這里是采用的ADC外設到內部SRAM的傳輸方向，數據帶寬設置16bit，循環傳輸模式。
- 第72 – 73行，配置DMA的中斷優先級，並使能。
- 第76行，這行代碼比較重要，應用中容易被遺忘，用於關聯ADC句柄和DMA句柄。在用戶調用ADC的DMA傳輸方式函數HAL_ADC_Start_DMA時，此函數內部調用的HAL_DMA_Start_IT會用到DMA句柄。
- 第79 - 110行，主要是ADC的配置，注釋較詳細，配置ADC1為16bit模式，采用定時器1的CC1作為外部觸發。
- 第113 – 116行，這里的是采用的ADC偏移校准，如果要采用線性度校准，務必要注意此貼的問題：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91436 。
- 第119 -129行，配置ADC通道參數。這里使用的通道10是PC0引腳的復用功能，不是隨意設置的。另外注意這里的采用周期，取的最小值，方便實現ADC外部觸發的最快速度。
- 第132行，配置ADC的定時器觸發，在本章2.2小節有講解。
- 第135 – 138行，啟動ADC的DMA方式數據傳輸。
45.3.4 DMA存儲器選擇注意事項
由於STM32H7 Cache的存在，凡是CPU和DMA都會操作到的存儲器，我們都要注意數據一致性問題。對於本章節要實現的功能，要注意讀Cache問題，防止DMA已經更新了緩沖區的數據，而我們讀取的卻是Cache里面緩存的。這里提供兩種解決辦法：
- 方法一：
關閉DMA所使用SRAM存儲區。
/* 配置SRAM的MPU屬性為Device或者Strongly Ordered，即關閉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：
設置SRAM的緩沖區做32字節對齊，大小最好也是32字節整數倍，然后調用函數SCB_InvalidateDCache_by_Addr做無效化操作即可，保證CPU讀取到的數據是剛更新好的。
本章節配套例子是直接使用的方法二。例子中變量的定義方式如下：
/* 方便Cache類的API操作，做32字節對齊 */ #if defined ( __ICCARM__ ) #pragma location = 0x38000000 uint16_t ADCxValues[128]; #elif defined ( __CC_ARM ) ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint16_t ADCxValues[128]); #endif
對於IAR需要#pragma location指定位置，而MDK通過分散加載即可實現，詳情看前面第26章，有詳細講解。
45.3.5 DMA中斷處理
調用函數HAL_ADC_Start_DMA開啟了DMA的傳輸完成中斷，半傳輸完成中斷，傳輸錯誤中斷和直接模式錯誤中斷。通過傳輸完成中斷和半傳輸完整中斷可以實現雙緩沖的處理：
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: DMA1_Stream1_IRQHandler * 功能說明: DMA1 Stream1中斷服務程序 * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void DMA1_Stream1_IRQHandler(void) { /* 傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5; /* 當前使用的緩沖0 */ if((DMA1_Stream1->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET) { /* 1、當前正在使用緩沖0，此時可以動態修改緩沖1的數據。 比如緩沖區0是IO_Toggle，緩沖區1是IO_Toggle1，那么此時就可以修改IO_Toggle1。 2、變量所在的SRAM區已經通過MPU配置為WT模式，更新變量IO_Toggle會立即寫入。 3、不配置MPU的話，也可以通過Cahce的函數SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作。 */ } /* 當前使用的緩沖1 */ else { /* 1、當前正在使用緩沖1，此時可以動態修改緩沖0的數據。 比如緩沖區0是IO_Toggle，緩沖區1是IO_Toggle1，那么此時就可以修改IO_Toggle。 2、變量所在的SRAM區已經通過MPU配置為WT模式，更新變量IO_Toggle會立即寫入。 3、不配置MPU的話，也可以通過Cahce的函數SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作。 */ } } /* 半傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LISR = DMA_FLAG_HTIF1_5; } /* 傳輸錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LISR = DMA_FLAG_TEIF1_5; } /* 直接模式錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LISR = DMA_FLAG_DMEIF1_5; } } /* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: DMA1_Stream1_IRQHandler * 功能說明: DMA1 Stream1中斷服務程序 * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void DMA1_Stream1_IRQHandler(void) { /* 傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET) { HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23); /* 1、使用此函數要特別注意，第1個參數地址要32字節對齊，第2個參數要是32字節的整數倍。 2、進入傳輸完成中斷，當前DMA正在使用緩沖區的前半部分，用戶可以操作后半部分。 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[64]), 128); s_DmaFlag = 2; /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5; } /* 半傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET) { /* 1、使用此函數要特別注意，第1個參數地址要32字節對齊，第2個參數要是32字節的整數倍。 2、進入半傳輸完成中斷，當前DMA正在使用緩沖區的后半部分，用戶可以操作前半部分。 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[0]), 128); s_DmaFlag = 1; /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_HTIF1_5; } /* 傳輸錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TEIF1_5; } /* 直接模式錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_DMEIF1_5; } }
注釋的比較清楚。如果輸出的PWM頻率較高，建議將DMA的緩沖區設置的大些，防止DMA中斷的執行頻率較高。
傳輸完成中斷里面有個擴展IO翻轉函數HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23)，大家可以通過示波器測量開發板上絲印為X23的排針，從而方便的查看DMA中斷速度。
傳輸完成中斷和半傳輸完成中斷里面還有一個變量s_DmaFlag，當s_DmaFlag= 1時表示進DMA半傳輸完成中斷，s_DmaFlag = 2表示進入DMA傳輸完成中斷。
45.3.6 讀取DMA雙緩沖數據
DMA雙緩沖方式配置一款RTOS是最方便的，可以在中斷服務程序里面發消息給任務，讓數據可以得到及時處理。而裸機方式的話，需要用戶實時查詢變量，檢測到有數據了再進行處理。具體實現代碼如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: bsp_GetAdcValues * 功能說明: 獲取ADC的數據並打印 * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void bsp_GetAdcValues(void) { uint32_t values; float temp; /* 當前DMA操作是后半個緩沖，讀取前半個緩沖的前4個數值求平均 */ if(s_DmaFlag == 1) { DISABLE_INT(); s_DmaFlag = 0; values = (ADCxValues[0] + ADCxValues[1] + ADCxValues[2] + ADCxValues[3])/4; ENABLE_INT(); } /* 當前DMA操作是后前個緩沖，讀取后半個緩沖的前4個數值求平均 */ else if(s_DmaFlag == 2) { DISABLE_INT(); s_DmaFlag = 0; values = (ADCxValues[64] + ADCxValues[65] + ADCxValues[66] + ADCxValues[67])/4; ENABLE_INT(); } /* 打印讀出的串口值 */ temp = values *3.3 / 65536; printf("ADCxValues = %d, %5.3f\r\n", values, temp); }
45.4 ADC板級支持包（bsp_adc.c）
ADC驅動文件bsp_adc.c提供了如下三個函數：
- TIM1_Config
- bsp_InitADC
- bsp_GetAdcValues
45.4.1 函數TIM1_Config
函數原型：
static void TIM1_Config(void)
函數描述：
此函數用於配置TIM1工作在OC輸出比較模式，使用TIM1的CC1作為ADC的觸發源。
注意事項：
- 關於此函數的講解在本章的2.1小節。
- 函數前面的static表示限制在bsp_adc.c文件里面調用。
45.4.2 函數bsp_InitADC
函數原型：
void bsp_InitADC(void)
函數描述：
此函數用於配置定時器觸發ADC做DMA傳輸。
注意事項：
- 關於此函數的講解在本章2.2小節。
使用舉例：
作為初始化函數，直接在bsp.c文件的bsp_Init函數里面調用即可。
45.4.3 函數bsp_GetAdcValues
函數原型：
void bsp_GetAdcValues(void)
函數描述：
此函數用於獲取ADC的轉換數據。
注意事項：
- 關於此函數的講解在本章2.4，2.5和2.6小節。
使用舉例：
如果是裸機工程: 要實時調用此函數讀取雙緩沖里面的數據。
如果是RTOS工程：要在DMA的中斷服務程序里面給ADC任務發消息，讓ADC任務可以及時讀取數據。
45.5 ADC驅動移植和使用
ADC驅動的移植比較方便：
- 第1步：復制bsp_adc.c和bsp_adc.h到自己的工程目錄，並添加到工程里面。
- 第2步：這幾個驅動文件主要用到HAL庫的GPIO、TIM，DMA和ADC驅動文件，簡單省事些可以添加所有HAL庫.C源文件進來。
- 第3步，應用方法看本章節配套例子即可，另外就是根據自己的需要做配置修改。
45.6 實驗例程設計框架
通過程序設計框架，讓大家先對配套例程有一個全面的認識，然后再理解細節，本次實驗例程的設計框架如下：
第1階段，上電啟動階段：
- 這部分在第4章進行了詳細說明。
第2階段，進入main函數：
- 第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL庫，系統時鍾，滴答定時器，LED，串口和ADC。
- 第2步，應用程序設計部分，周期性的打印數據，方便查看。
- 第3步，DMA中斷，以雙緩沖方式存儲ADC數據。
45.7 實驗例程說明（MDK）
配套例子：
V7-019_ADC定時器觸發+DMA雙緩沖實現
實驗目的：
- 學習ADC定時器觸發 + DMA雙緩沖的實現。
實驗內容：
- 例子默認用的AHB時鍾供ADC使用，大家可以通過bsp_adc.c文件開頭宏定義切換到PLL2專用時鍾。
- 使用的TIM1的OC1作為ADC的外部觸發源，觸發速度是100KHz，即ADC的采樣率也是100KHz。
- 使用DMA的半傳輸完成中斷和傳輸完成中斷實現數據的雙緩沖更新。
- 采集引腳使用的PC0，另外特別注意開發板上的Vref穩壓基准跳線帽短接的3.3V。
- 每隔500ms，串口會打印一次。
- 板子正常運行時LED2閃爍。
PC0引腳位置（穩壓基准要短接3.3V）：
上電后串口打印的信息：
波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1
程序設計：
系統棧大小分配：
RAM空間用的DTCM：
硬件外設初始化
硬件外設的初始化是在 bsp.c 文件實現：
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: bsp_Init * 功能說明: 初始化所有的硬件設備。該函數配置CPU寄存器和外設的寄存器並初始化一些全局變量。只需要調用一次 * 形 參：無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 庫初始化，此時系統用的還是H7自帶的64MHz，HSI時鍾: - 調用函數HAL_InitTick，初始化滴答時鍾中斷1ms。 - 設置NVIV優先級分組為4。 */ HAL_Init(); /* 配置系統時鍾到400MHz - 切換使用HSE。 - 此函數會更新全局變量SystemCoreClock，並重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用於代碼執行時間測量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默認不開啟，如果要使能此選項，務必看V7開發板用戶手冊第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder並開啟 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按鍵初始化，要放在滴答定時器之前，因為按鈕檢測是通過滴答定時器掃描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定時器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC總線74HC574擴展IO. 必須在 bsp_InitLed()前執行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitADC(); /* 初始化ADC */ }
MPU配置和Cache配置：
數據Cache和指令Cache都開啟。配置了AXI SRAM區（本例子未用到AXI SRAM），FMC的擴展IO區和D3域的SRAM4。
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: MPU_Config * 功能說明: 配置MPU * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU屬性為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擴展IO的MPU屬性為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的屬性為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 數 名: CPU_CACHE_Enable * 功能說明: 使能L1 Cache * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序實現如下操作：
- 每隔500ms打印一次PC0引腳的采集值。
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: main * 功能說明: c程序入口 * 形 參: 無 * 返 回 值: 錯誤代碼(無需處理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按鍵代碼 */ #if defined ( __CC_ARM ) TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */ TempValues2 = 0; #endif bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名稱和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 啟動1個500ms的自動重裝的定時器 */ /* 進入主程序循環體 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 這個函數在bsp.c文件。用戶可以修改這個函數實現CPU休眠和喂狗 */ /* 判斷定時器超時時間 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔500ms 進來一次 */ bsp_LedToggle(2); /* 這里僅僅是為了展示方便，500ms更新一次，如果是實際工程里面應用 裸機工程: 要實時調用下面的函數讀取雙緩沖里面的數據。 RTOS工程：要在DMA的中斷服務程序里面給ADC任務發消息，讓ADC任務可以及時讀取數據。 */ bsp_GetAdcValues(); } /* 按鍵濾波和檢測由后台systick中斷服務程序實現，我們只需要調用bsp_GetKey讀取鍵值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 讀取鍵值, 無鍵按下時返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1鍵按下 */ printf(" K1鍵按下 \r\n"); break; default: /* 其它的鍵值不處理 */ break; } } } }
DMA中斷處理：
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: DMA1_Stream1_IRQHandler * 功能說明: DMA1 Stream1中斷服務程序 * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void DMA1_Stream1_IRQHandler(void) { /* 傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET) { HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23); /* 1、使用此函數要特別注意，第1個參數地址要32字節對齊，第2個參數要是32字節的整數倍。 2、進入傳輸完成中斷，當前DMA正在使用緩沖區的前半部分，用戶可以操作后半部分。 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[64]), 128); s_DmaFlag = 2; /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5; } /* 半傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET) { /* 1、使用此函數要特別注意，第1個參數地址要32字節對齊，第2個參數要是32字節的整數倍。 2、進入半傳輸完成中斷，當前DMA正在使用緩沖區的后半部分，用戶可以操作前半部分。 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[0]), 128); s_DmaFlag = 1; /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_HTIF1_5; } /* 傳輸錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TEIF1_5; } /* 直接模式錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_DMEIF1_5; } }
45.8 實驗例程說明（IAR）
配套例子：
V7-019_ADC定時器觸發+DMA雙緩沖實現
實驗目的：
- 學習ADC定時器觸發 + DMA雙緩沖的實現。
實驗內容：
- 例子默認用的AHB時鍾供ADC使用，大家可以通過bsp_adc.c文件開頭宏定義切換到PLL2專用時鍾。
- 使用的TIM1的OC1作為ADC的外部觸發源，觸發速度是100KHz，即ADC的采樣率也是100KHz。
- 使用DMA的半傳輸完成中斷和傳輸完成中斷實現數據的雙緩沖更新。
- 采集引腳使用的PC0，另外特別注意開發板上的Vref穩壓基准跳線帽短接的3.3V。
- 每隔500ms，串口會打印一次。
- 板子正常運行時LED2閃爍。
PC0引腳位置（穩壓基准要短接3.3V）：
上電后串口打印的信息：
波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1
上電后串口打印的信息：
波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1
程序設計：
系統棧大小分配：
RAM空間用的DTCM：
硬件外設初始化
硬件外設的初始化是在 bsp.c 文件實現：
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: bsp_Init * 功能說明: 初始化所有的硬件設備。該函數配置CPU寄存器和外設的寄存器並初始化一些全局變量。只需要調用一次 * 形 參：無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 庫初始化，此時系統用的還是H7自帶的64MHz，HSI時鍾: - 調用函數HAL_InitTick，初始化滴答時鍾中斷1ms。 - 設置NVIV優先級分組為4。 */ HAL_Init(); /* 配置系統時鍾到400MHz - 切換使用HSE。 - 此函數會更新全局變量SystemCoreClock，並重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用於代碼執行時間測量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默認不開啟，如果要使能此選項，務必看V7開發板用戶手冊第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder並開啟 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按鍵初始化，要放在滴答定時器之前，因為按鈕檢測是通過滴答定時器掃描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定時器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC總線74HC574擴展IO. 必須在 bsp_InitLed()前執行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitADC(); /* 初始化ADC */ }
MPU配置和Cache配置：
數據Cache和指令Cache都開啟。配置了AXI SRAM區（本例子未用到AXI SRAM），FMC的擴展IO區和D3域的SRAM4。
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: MPU_Config * 功能說明: 配置MPU * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU屬性為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擴展IO的MPU屬性為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的屬性為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 數 名: CPU_CACHE_Enable * 功能說明: 使能L1 Cache * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序實現如下操作：
- 每隔500ms打印一次PC0引腳的采集值。
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: main * 功能說明: c程序入口 * 形 參: 無 * 返 回 值: 錯誤代碼(無需處理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按鍵代碼 */ #if defined ( __CC_ARM ) TempValues1 = 0; /* 避免MDK警告 */ TempValues2 = 0; #endif bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名稱和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 啟動1個500ms的自動重裝的定時器 */ /* 進入主程序循環體 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 這個函數在bsp.c文件。用戶可以修改這個函數實現CPU休眠和喂狗 */ /* 判斷定時器超時時間 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔500ms 進來一次 */ bsp_LedToggle(2); /* 這里僅僅是為了展示方便，500ms更新一次，如果是實際工程里面應用 裸機工程: 要實時調用下面的函數讀取雙緩沖里面的數據。 RTOS工程：要在DMA的中斷服務程序里面給ADC任務發消息，讓ADC任務可以及時讀取數據。 */ bsp_GetAdcValues(); } /* 按鍵濾波和檢測由后台systick中斷服務程序實現，我們只需要調用bsp_GetKey讀取鍵值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 讀取鍵值, 無鍵按下時返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1鍵按下 */ printf(" K1鍵按下 \r\n"); break; default: /* 其它的鍵值不處理 */ break; } } } }
DMA中斷處理：
/* ********************************************************************************************************* * 函 數 名: DMA1_Stream1_IRQHandler * 功能說明: DMA1 Stream1中斷服務程序 * 形 參: 無 * 返 回 值: 無 ********************************************************************************************************* */ void DMA1_Stream1_IRQHandler(void) { /* 傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET) { HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23); /* 1、使用此函數要特別注意，第1個參數地址要32字節對齊，第2個參數要是32字節的整數倍。 2、進入傳輸完成中斷，當前DMA正在使用緩沖區的前半部分，用戶可以操作后半部分。 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[64]), 128); s_DmaFlag = 2; /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5; } /* 半傳輸完成中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET) { /* 1、使用此函數要特別注意，第1個參數地址要32字節對齊，第2個參數要是32字節的整數倍。 2、進入半傳輸完成中斷，當前DMA正在使用緩沖區的后半部分，用戶可以操作前半部分。 */ SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&ADCxValues[0]), 128); s_DmaFlag = 1; /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_HTIF1_5; } /* 傳輸錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TEIF1_5; } /* 直接模式錯誤中斷 */ if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET) { /* 清除標志 */ DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_DMEIF1_5; } }
45.9 總結
本章節就為大家講解這么多，DMA雙緩沖方式記錄ADC數據還是非常實用的，建議初學者熟練應用這種方案。