细说MCU的ADC模块单通道连续采样的实现方法

 

目录

一、工程依赖的硬件及背景

二、设计目的

三、建立工程 

1、配置GPIO

2、选择时钟源和Debug

3、配置ADC

4、配置系统时钟和ADC时钟 

5、配置TIM3

6、配置串口

四、代码修改

1、重定义TIM3中断回调函数

2、启动ADC及重写其回调函数

3、定义用于存储转换结果的数组

4、重定义回调函数

5、在主程序中编写发送数据代码

6、在主程序初始化代码中使能ADC中断和TIM3中断

7、配置printf函数

五、运行并查看结果

---

        在单次测量的例子中，当每次操作按键B1后，都要重复进行启动ADC、等待转换，然后读换结果这些步骤。实际应用中，很多时候是让ADC连续进行采样。此时，可以使能ADC的连续转换。在此转换模式下，ADC完成一次转换后会开始新的转换。

一、工程依赖的硬件及背景

        文章依赖的硬件及工程配置参考本文作者的其他文章：细说MCU的ADC模块单通道单次采样的实现方法-CSDN博客文章浏览阅读1.1k次，点赞12次，收藏19次。由于希望在产生按键中断时，启动ADC采样，所以，需要重定义外部中断EXTI的回调函数。这个回调函数可以写在main.c文件后面的一个注释对中。https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/139884221

二、设计目的

        信号源：通过TIM3连续产生PWM波形，并通过LD2（PA5）显示并输出。

        PA0为ADC1的信号输入，即把PA5的信号输出通过导线连接给PA0。

        USART2为串口输出。ADC1_IN1采集信号源输入，达到ADCSampleFlag==1时，开始通过串口发送数据到显示设备，直到发送数据完毕时，ADCSampleFlag==0；

        正常情况下：ADCSampleFlag==0时，ADC1开始采集数据到寄存器，直到达到SIZE的规模时，ADCSampleFlag==1；

        注意：本例只是为了演示相关功能，事实，信号源是连续的时候，两次ADC1的采集间隔中是存在漏采的情况的。

三、建立工程 

1、配置GPIO

        配置PA5为输出(GPIO_Output)，默认输出电平Low，推挽输出，上拉，速度High，标识为LED；PA5引脚输出高电平时LD2点亮，默认的低电平时熄灭；

2、选择时钟源和Debug

        使用片外时钟晶体作为HSE的时钟源。在SYS中将Debug设置为Serial Wire。 

3、配置ADC

        选择Analog中的ADC1，在其模式(Mode)区，通道1(IN1)选择IN1 Single-ended(单端)；其它参数设置可暂时均保持默认值。时钟预分频参数(Clock Prescaler)选择Asynchronous clock mode dividedby 1(其他选项亦可)。 

4、配置系统时钟和ADC时钟 

        将系统时钟（SYSCLK）频率配置为170 MHz，设置ADC1的时钟频率为42.5 MHz。

        设置ADC1的预分频参数为256，该参数将ADC1的时钟分频256倍，这个数值的选择与ADC1采样频率有关。

        使能ADC1的连续转换模式；

        在Rank下的采样时间选择为92.5个周期。这个参数决定着ADC的转换时间，则在12位分辨率时ADC1的转换时间为：92.5+12+0.5=105个ADC的时钟周期。 

        使能ADC1的中断；

        ADC中断优先级设置为1；

5、配置TIM3

        将Clock Source选择为内部时钟，

        将预分频因子和计数器周期分别设置为999，16999；

        TIM3中断优先级设置为1；

6、配置串口

        选择 Connectivity中的 USART2，其模式( Mode)选择异步( Asynchronous)，其他参数设置均保持默认(波特率为115200 bit/ s)，不开启中断。将 USART2的两个引脚 PA2和 PA3均设置为上拉。

四、代码修改

        打开main.c，修改代码。

1、重定义TIM3中断回调函数

        重定义 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback（），在其中使PA5（LD2）的输出状态翻转。产生5Hz的信号源，修改预分频因子和计数器周期数值，可以改变信号源的频率。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{ADC1ConvertedData[ADC1Data_index] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);if(ADCSampleFlag == 0)ADC1Data_index++;if(ADC1Data_index == ADC_CONVERTED_DATA_BUFFER_SIZE){ADCSampleFlag = 1;ADC1Data_index = 0;}
}
//信号源
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
}
//串口打印
int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

2、启动ADC及重写其回调函数

        关于ADC中断的使用，与外部中断、串口中断、定时器中断等的使用方法是类似的。关键点有两个：一是重写回调函数，二是在主程序初始化时开启中断。

        ADC中断相关的回调函数可以用：

HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc);

        启动ADC中断的库函数为：

HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef *hadc);

3、定义用于存储转换结果的数组

        定义一个数组，用于存储A/D转换结果。每执行一次回调函数，就将此次A/D转结果存入数组，直到存满。随后，在主程序中，通过串口送出数组中存储的数据。为此，需要在主程序中定义几个变量(放到注释对中):

/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t ADC1ConvertedData[ADC_CONVERTED_DATA_BUFFER_SIZE]={0};
uint16_t ADC1Data_index =0;
uint8_t ADCSampleFlag =0;
/* USERCODE END PV */

        其中，数组长度ADC_CONVERTED_DATA_BUFFER_SIZE定义到main.h中

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define ADC_CONVERTED_DATA_BUFFER_SIZE (uint16_t) 65
/* USER CODE END Private defines */

4、重定义回调函数

        在main.c中定义回调函数HAL_ADC_ConvCpltCallback()：

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{ADC1ConvertedData[ADC1Data_index] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);if(ADCSampleFlag == 0)ADC1Data_index++;if(ADC1Data_index == ADC_CONVERTED_DATA_BUFFER_SIZE){ADCSampleFlag = 1;ADC1Data_index = 0;}
}
/* USER CODE END 4 */

5、在主程序中编写发送数据代码

        标志位变量ADCSampleFlag的作用：当数组存满后，该标志位置1，等待串口发送数组中的数据；一旦数据发送完毕，再将该变量赋值为0,继续更新数组中数将数据发送代码放到main函数中的while(1)循环中，实现代码如下： 

/* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if(ADCSampleFlag == 1){for(uint16_ti=1;i<ADC_CONVERTED_DATA_BUFFER_SIZE;i++){printf("ADC1ConvertedData[%d] = %d\r\n",i,ADC1ConvertedData[i]);}ADCSampleFlag =0;}HAL_Delay(1000);}/* USER CODE END 3 */

6、在主程序初始化代码中使能ADC中断和TIM3中断

        将HAL_ADC_Start_IT()函数与HAL_ADCEx_Calibration_Start()函数放到while(1)之前，MX_ADC1_Init()之后的注释对中：

/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1,ADC_SINGLE_ENDED);HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
/* USER CODE END 2 */

7、配置printf函数

        在回调函数的最后,使用了 printf函数，将 A/ D转换的结果通过串口送出。

        使用 printf函数从串口送出数据,需要在 main.c中将 stdio.h包含进来；此外，还要给出 putchar函数的定义。

/* USER CODE BEGIN 4 */
int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

五、运行并查看结果

        示波器采集到的信号源：

         串口接收到的数据：