13. 利用PY32Studio+HAL库开发ADC多通道+DMA采样-育师

前言

在第十一章中，我们采集3个通道，每次采集完一个通道以后，都要在中断回调函数中读取采样结果，存在数组中，然后对数组序号加1，继续调用HAL_ADC_Start_IT(&hadc1)；启动下一次采集，三个通道采集结束后，对数组序号清零。采用中断方式，只是减少了CPU等待ADC转换的时间，但是在中断回调数仍然需要读取数据，对数组序号处理，重启启动ADC转换。这些任务仍然会频繁占用CPU的时间。

本章我们采用DMA方式，ADC转换结束以后，DMA会自动将数据依次保存到数组中，而无需CPU的介入。三个通道采样结束以后，中断回调CPU直接将数组中的数据转化为实际的物理电压和温度，并打印出来。

一、功能

我们在上个工程的基础上，通过PY32Studio可视化界面，修改配置，实现芯片内部温度传感器（Temperature）、内部参考电压（Vrefint）、1/3的VCC的单次扫描ADC采样，无需外接任何硬件电路，最后通过串口printf实时打印芯片内部结温、内部参考电压、1/3的VCC。

本练习采用单次扫描转换模式，DMA，非连续。

二、硬件

通过USB转TTL模块连接PC与Startkit板, Startkit板与USB转TTL模块的连线方式如下，通过串口将信息发送到串口助手。

Startkit 开发板	USB转TTL模块
Tx(PA2)	Rx
Rx(PA3)	Tx
GND	GND

三、PY32Studio配置

3.1 打开上个练习中创建的工程F032_ADC_DMA

3.2 配置时钟参数，采用HSI, 主频设置为72MHz

3.3 在芯片视图中，选择PA2为UART1_Tx, 选择PA3为UART1_Rx

3.4 配置UART参数

3.4 配置ADC的参数

第一步：选择ADC的三个内部通道：

第二步：配置ADC的参数：

Scan Conversion Mode：Enable（打开扫描模式，单次多通道采样）
Continuous Conversion Mode：Disable（关闭连续转换，单次触发单次采样）
Discontinuous Conversion Mode：Disable
End of Conversion Selection: End of sequence of conversion

第三步：配置ADC的常规转换模式（Regular conversion mode）和三个通道的转换顺序：

第四步：配置注入式模式和ADC看门狗，如上图所示；

第五步：配置ADC的中断

第六步：配置ADC的DMA参数

第七步：点击生成工程

四、编写应用代码

4.1 应用代码

在PY32Studio生成的代码的基础上，添加以下代码：

在uart.c文件中，重写fputc函数，代码放在USER CODE BEGIN ExternalFunctions之后：

/* USER CODE BEGIN ExternalFunctions */ int fputc(int ch, FILE *f) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000); //阻塞式发送，超时时间设为1000（1s） return ch; } /* USER CODE END ExternalFunctions */

在main.c文件中，加入下面代码，代码要放在USER CODE BEGIN PV之后：

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ uint32_t adcValue[3]; float VCCA3 = 0.0; float Vrefint = 0.0; uint32_t dTemperature = 0; uint8_t adcCompleteFlag = 0; //转换完成标志位，1：转换完成，0：转换未完成 /* USER CODE END PV */

在main.c文件中，重写ADC转换完成的回调函数，回调函数放在USER CODE BEGIN 4之后：

/* USER CODE BEGIN 4 */ void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc) { if(hadc->Instance==ADC1) { adcCompleteFlag = 1; //将ADC转换完成标志位置位，三个通道采样完成 } } /* USER CODE END 4 */

在main.c文件中，修改main()函数

在USER CODE BEGIN 2之后，将adcCompleteFlag标志位置位；
在while（1）循环中，增加以下代码：
- 判断ADC转换完成标志位，如果完成：
  - 将转换的结果转化为Vrefint，VCCA/3，温度值；
  - 打印转换结果；
  - 启动ADC转换，采用DMA方式；
  - 将adcCompleteFlag标志位清零。

int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ Studio_RCC_Init(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ Studio_GPIO_Init(); Studio_DMA_Init(); Studio_UART1_Init(); Studio_ADC1_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ adcCompleteFlag = 1; //将adcCompleteFlag标志位置位； /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while(1) { if(adcCompleteFlag == 1) { Vrefint = adcValue[0] * 0.0008; //计算VVCA/3的电压值 = adcValue * VCCA/4096 printf("Vrefint is %.3f V. \r\n",Vrefint); VCCA3 = adcValue[1] * 0.0008; //计算Vrefint的电压值 = adcValue * VCCA/4096 printf("VCCA/3 is %.3f V. \r\n",VCCA3); dTemperature = __HAL_ADC_CALC_TEMPERATURE(TEMPSENSOR_CAL_VREFANALOG, adcValue[2], ADC_RESOLUTION_12B); //通过测量的电压计算温度 printf("Temperature is %d C.\r\n",(int)dTemperature); HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adcValue, 3); //再次启动ADC采样 adcCompleteFlag = 0; //ADC转换完成标志位清零 } HAL_Delay(3000); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ }

4.2 设置

在选项卡中，选择安装的编译器版本和Debug类型。

4.3 编译，下载

点击编译图标，开始编译程序；
编译成功后，开始下载程序；
下载成功后，开始调试程序；

4.4调试

点击调试图标，进入调试界面，运行程序，把adcValue、VCCA3、Vrefint、dTemperature四个变量加到Watch1窗口中。在View菜单中，选择Periodic Window Update命令，全速运行代码，观察这几个变量的值。

打开串口助手，选择正确的端口名，波特率，数据位，校验位和停止位，打开串口，开始接收数据。右面的窗口可以显示出从MCU发送过来的数据。

五、总结

本章内容，我们采用单次扫描采样的DMA方式，对ADC1内部的3个通道进行轮流采样，计算相应的电压值或温度值，并轮流打印计算结果。整个过程主要步骤如下：

通过PY32Studio配置时钟，UART1, ADC1模块；
在uart.c文件中，包括"stdio.h"头文件，重写fputc函数；
在main.c文件中，定义全局变量并且初始化: adcValue、VCCA3、Vrefint、dTemperature, adcCompleteFlag；
在while(1)循环中，判断ADC转换是否完成，如果完成：
1. 计算温度值或电压值；
2. 打印温度值或者电压值printf("VCCA/3 is %.3f V. \r\n",VCCA3)；
3. 再次启动ADC+DMA转换；
4. 将转换完成标志位清零
在main.c文件中，重写adc转换完成回调函数，在回调函数中，将转换完成标志位置位；
调试代码，在串口助手中观察打印出的变量的值。