STM32 的优点在哪里?除去宣传环节,细细分析,STM32 时钟不算快,72MHZ,也不能扩展大容量的 RAM FLASH,同样没有 DSP 那样强大的指令集。它的优势在哪里呢?

 

--- 就在快速采集数据,快速处理上。 

 

ARM 的特点就是方便。 这个快速采集,高性能的 ADC 就是一个很好的体现,12 位精度,最快 1uS 的转换速度,通常具备 2 个以上独立的 ADC 控制器,这意味着,STM32 可以同时对多个模拟量进行快速采集,这个特性不是一般的 MCU 具有的。以上高性能的 ADC,配合相对比较块的指令集和一些特色的算法支持,就构成了 STM32 在电机控制上的强大特性。

 

 

好了,正题,怎么做一个简单的 ADC?

注意是简单的,ADC 是个复杂的问题,涉及硬件设计,电源质量,参考电压,信号预处理等等问题。我们只就如何在 MCU 内完成一次 ADC 作讨论。

 

谈到 ADC,我们还要第一次引入另外一个重要的设备 DMA。DMA 是什么东西呢。

 

通常在 8 位单片机时代,很少有这个概念。在外置资源越来越多以后,我们把一个 MCU 内部分为 主处理器 和 外设两个部分。主处理器当然是执行我们指令的主要部分,外设则是 串口 I2C ADC 等等用来实现特定功能的设备,回忆一下,8 位时代,我们的主处理器最常干的事情是什么?逻辑判断?不是。那才几个指令计算算法?不是。大部分时候算法都很简单。 事实上,主处理器就是作个搬运工,

把 USART 的数据接收下来,存起来

把 ADC 的数据接收下来,存起来

把要发送的数据,存起来,一个个的往 USART 里放。

…………

 

为了解决这个矛盾,人们想到一个办法,让外设和内存间建立一个通道,在主处理器允许下,让外设和内存直接 读写,这样就释放了主处理器,这个东西就是 DMA。

 

打个比方:

一个 MCU 是个公司。老板就是主处理器员工是外设,仓库就是内存 .

从前 仓库的东西都是老板管的。员工需要原料工作,就一个个报给老板,老板去仓库里一个一个拿。员工作好的东西,一个个给老板,老板一个个放进仓库里。老板很累,虽然老板是超人,也受不了越来越多的员工和单子。

最后老板雇了一个仓库保管员,它就是 DMA

他专门负责 入库和出库,只需要把出库 和入库计划给老板过目老板说 OK,就不管了。

后面的入库和出库过程,员工只需要和这个仓库保管员打交道就可以了。

-------- 闲话,马七时常想,让设备与设备之间开 DMA,岂不更牛 X,比喻完成。

 

ADC 是个高速设备,前面提到。而且 ADC 采集到的数据是不能直接用的。即使你再小心的设计外围电路,测的离谱的数据总会出现。那么通常来说,是采集一批数据,然后进行处理,这个过程就是软件滤波。

 

DMA 用到这里就很合适。让 ADC 高速采集,把数据填充到 RAM 中,填充一定数量,比如 32 个,64 个 MCU 再来使用。

 

----- 多一句,也可以说,单次 ADC 毫无意义。

下面我们来具体介绍,如何使用 DMA 来进行 ADC 操作。初始化函数包括两部分,DMA 初始化和 ADC 初始化我们有多个管理员 --DMA,一个管理员当然不止管一个 DMA 操作。所以 DMA 有多个 Channel

//ADC with DMA Init

#define ADC_Channel ADC_Channel0

#define ADC1_DR_Address ((u32)0x4001244C)

void ADCWithDMAInit()

{

//DMA init; Using DMA channel 1

DMA_DeInit(DMA1_Channel1); // 开启 DMA1 的第一通道

DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //DMA 对应的外设基地址,这个地址走 Datasheet 查

DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; // 转换结果的数据大小

DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (unsigned long)&ADC_ConvertedValue; //

DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA 的转换模式是 SRC 模式,就是从外设向内存中搬运,

DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //M2M 模式禁止,memory to memory,这里暂时用不上,以后介

DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //DMA 搬运的数据尺寸,注意 ADC 是 12 位的,

HalfWord 就是 16 位

DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; // 接收一次数据后,目标内存地址是否后移 -- 重

要概念,用来采集多个数据的

DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 接收一次数据后,设备地址是否后移

DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 转换模式,循环缓存模式,常用,M2M 果果开启了,这个模式失效

DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //DMA 优先级,高

DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 1; //DMA 缓存大小,1 个

DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStruct);

// Enable DMA1

DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);

}

void ADCx_Init(unsigned char ADC_Channel)

{

ADC_DeInit(ADC1); // 开启 ADC1

ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; // 转换模式,为独立转换。转换模式太多了,以后深究

ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 对齐方式,ADC 结果是 12 位的,显然有个对齐左边还是右边

的问题。一般是右对齐

ADC_InitStruct.ADC_ConTInuousConvMode = ENABLE; // 连续转换模式开启

ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //ADC 外部出发开关,关闭

ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 2; // 开启通道数,2 个

ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE; // 扫描转换模式开启

ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTIme_239Cycles5); // 规则组通道设置,关键函数 转

换器 ADC1,选择哪个通道 channel,规则采样顺序,1 到 16,以后解释详细含义,最后一个参数是转换时间,越长越准越稳定

// ADC1 to DMA, Enable

ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); //ADC 命令,和 DMA 关联。

//ADC1 Enable

ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); // 开启 ADC1

//Reset the CalibraTIon of ADC1

ADC_ResetCalibraTIon(ADC1); // 重置校准

//wait until the Calibration‘s finish

while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)) // 等待重置校准完成

;

ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始校准

while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)) // 等待校准完成

;

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // 连续转换开始,从选择开始,MCU 可以不用管了,ADC 将通过 DMA 不断刷新

制定 RAM 区

// Attach them;

}

最后讲讲滤波算法

滤波的方法以后会开个专题。

特别提一下 --- 没有完美的滤波算法,只有合适的滤波算法。

需要综合考虑信号特点,噪声特点,控制对象等等,

这里用个最简单的滤波算法,均值滤波。

采样 16 次,取平均值,吼吼,在豆皮上跳动还是蛮小的,合适,吼吼

//16ms finish a ADC detection

// return mv

unsigned int ADC_filter(void)

{

unsigned int result=“0”;

unsigned char i;

for(i=16;i》0;i--)

{

Delay_xms(1);

result += ADC_ConvertedValue;

}

return (unsigned int)(((unsigned long)(result》》4))*3300》》12);

}