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使用HAL库实现STM32 ADC电压采样（轮询、中断、DMA）

《DMA配置的一些知识》

DMA的模式：

  1. Normal模式（不循环模式）：当一次DMA数据传输完后，停止DMA传送 ，也就是只传输一次。
  2. Circular模式（循环模式）：传输完成后又重新开始继续传输，不断循环永不停止（一般用于处理循环缓冲区和连续的数据传输（如ADC的扫描模式））。

当开启循环模式之后，数据传输的数目变为0时，将会自动地恢复成配置通道时设置的初值，DMA操作将会继续进行。

data width：数据宽度

byte：字节，通用8位，与u8相同

word：字长，与硬件的位数相同，STM32是32位，所以对应是u32

Half Word：半个字长，所以对应是u16

一、ADC单通道+轮询模式

ADC单通道+单次转换模式（只转换一次）+不扫描模式（只有一个通道）

int main()
{
    // 初始化ADC
    MX_ADC1_Init();
    /* 开启 ADC自动校准 */
    if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    while (1)
    {
        /* The ADC1 starts collecting the voltage of the supercapacitor */
        HAL_ADC_Start(&hadc1);
        if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK)
        {
            adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
            supercapV = (uint32_t) adcValue * 3300 / 0xFFFF;
        }
        HAL_ADC_Stop(&hadc1);
    }
}

二、ADC单通道+中断

uint16_t ADC_Values;

int main()
{
    // 初始化ADC
    MX_ADC1_Init();
    // 开启ADC自动校准
    if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    //开启ADC使能中断
    HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);

    while (1)
    {

    }
}

//ADC转换完成后自动调用ADC中断回调函数
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
   //获取ADC值并存储
   ADC_Values=HAL_ADC_GetValue(hadc);
}

三、ADC单通道+DMA采集数据

 ADC的连续转换模式 + ADC的不扫描模式 + DMA的Normal模式

为什么使用不循环模式呢？因为数据搬运到内存之后，需要先对内存进行一个操作，进行LCD显示结果之后，才进行下一轮采样。

方法一（只采样1次）

uint32_t adc_value = 0;
float supercar_voltage = 0.0;
int mian()
{
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_value, 1); // 采样一个值

    while (1)
    {
        HAL_ADC_Start(&hadc1);                 // 启动ADC转换
        HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10); // 等待转换完成
    
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

        xsprintf(adcString1, "adc:%u ", adc_value);
        LCD_ShowString(4, 22, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString1);                 
        xsprintf(adcString2, "adcV:%.4f ", (float)adc_value * (3.3 / 4096));              
        LCD_ShowString(4, 42, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString2); 

        //设置的是Normal模式，下一次ADC和DMA采集要重新开启
        HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); 
     }
}

方法二（连续采样10次取平均值）

int main()
{
    int i;
    uint32_t sum;
    uint32_t ADC_Value[10] = {0};

    char adcString1[10] = {0};
    char adcString2[10] = {0};

    // 触发ADC转换，使用DMA传输数据，设置源地址、目标地址、传输数量
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); // 采样10个值存储在ADC_Value[10]数组中

    while (1)
    {
        if (HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1, HAL_ADC_STATE_REG_EOC)))
        {
            sum = 0;
            for (= 0; i < 10; i++)
            {
                sum += ADC_Value[i];
            }
            sum /= 10;

            // LCD显示结果
            xsprintf(adcString1, "adc:%u ", sum);
            LCD_ShowString(4, 22, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString1);
            xsprintf(adcString2, "adcV:%.4f ", (float)sum * (3.3 / 4096));
            LCD_ShowString(4, 42, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString2);

            //设置的是Normal模式，下一次ADC和DMA采集要重新开启
            HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); 
        }
    }
}

四、ADC多通道+DMA采集数据：

   ADC的连续转换模式 + ADC的扫描模式（多通道）+ DMA的Normal模式

 以下例子是使用6个通道，每个通道采集10次取平均值来减少误差：

int main()
{
    uint32_t ADC_Value[60] = {0};
    uint8_t dmaFlag = 0; // 检查中断服务函数里面DMA搬运完成的标志位
    char adcString1[10] = {0};
    char adcString2[10] = {0};

    // 触发ADC转换，使用DMA传输数据，设置源地址、目标地址、传输数量
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); // 采样10个值存储在ADC_Value[10]数组中

    while (1)
    {
        if (1 == dmaFlag)
        {
            for (int j = 0; j < 6; j++) // 遍历6个通道，轮流取值+显示
            {
                sum = 0;
                if (int i = 0; i < 60; i++)
                {
                    sum + = ADC_Value[(6 * i) + j]; // 每个通道采集l0次数据，进行10次累加
                }
                sum = sum / 10; // 取平均值

                // LCD显示结果
                xsprintf(adcString1, "adc:%u ", sum);
                LCD_ShowString(4, 22, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString1);
                xsprintf(adcString2, "adcV:%.4f ", (float)sum * (3.3f / 4096)); // 计算12位分辨率的实际电压值
                LCD_ShowString(4, 42, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString2);
            }

            dmaFlag = 0;                              // 清除DMA采集完成标志位
            HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); // 开启下一次ADC和DMA采集
        }
    }
}

 五、ADC单通道+DMA采集数据(把12位转成16位分辨率)

/***************************************************************************************************

 *  使用过采样和求均值的方式提高ADC的分辨率：

 *      例如：F1单片机最高只能采样12位的分辨率数据，但是现在需要采集16位的，为了节省成本而不想

 *            更换成H7单片机来采集16位的分辨率数据。此时，可以使用过采样的方法来提高分辨率。

 *

 *  公式：fos=(4^w)*fs   —>fos是过采样频率，w是希望增加的分辨率位数，fs是初始采样频率要求

 *  例如：本来是只有12位的分辨率：

 *         若提高1位分辨率，4fs，即采样4次后，把4次结果求和，再右移1位，就能得到13位分辨率的结果

 *         若提高2位分辨率，4^2fs=16fs，即采样16次后，把16次结果求和，再右移2位，就能得到14位分辨率的结果

 *         若提高3位分辨率，4^3fs=64fs，即采样64次后，把64次结果求和，再右移3位，就能得到15位分辨率的结果

 *         若提高4位分辨率，4^4fs=256fs，即采样256次后，把256次结果求和，再右移4位，就能得到16位分辨率的结果

 *  注意：提示n位分辨率，需要右移n位

 *

 * 以下例程是:

 *     ADC单通道+DMA采集数据(把12位转成16位分辨率)：

 *                 ADC的连续转换模式 + ADC的不扫描模式 + DMA的Normal模式

 ****************************************************************************************************/

int main()
{
    uint32_t ADC_Value[10] = {0};
    unit32_t sum;
    int i;
    char adcString1[10] = {0};
    char adcString2[10] = {0};

    // 触发ADC转换，使用DMA传输数据，设置源地址、目标地址、传输数量
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); // 采样10个值存储在ADC_Value[10]数组中

    while (1)
    {
        if (1 == dmaFlag)
        {
            sum = 0;
            for (i = 0; i < 256 * 10; i++) // 用12位采集256次相当于16位的1次
            {
                sum += ADC_Value[i];
            }
            sum /= 10;
            sum >> = 4; // 得到一个16位分辨率的值

            // LCD显示结果
            xsprintf(adcString1, "adc:%lu ", sum);
            LCD_ShowString(4, 22, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString1);
            xsprintf(adcString2, "adcV:%.4f ", (float)sum * (3.3 / 65536)); // 计算16位分辨率的实际电压值
            LCD_ShowString(4, 42, ST7735Ctx.Width, LCD_FONT_SIZE, LCD_FONT_SIZE, adcString2);

            dmaFlag = 0;                              // 清除DMA采集完成标志位
            HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Value, 10); // 开启下一次ADC和DMA采集
        }
    }
}

五、相关回调函数

HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)

当 ADC 完成一次转换时，会调用这个回调函数。

HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)

当 ADC 完成半个转换缓冲区的转换时，会调用这个回调函数。注意这个回调函数只在 DMA 转换模式下有效，且需要启用 DMA 半传输完成中断。

HAL_ADC_ErrorCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)

当 ADC 遇到错误时，会调用这个回调函数。

HAL_ADC_LevelOutOfWindowCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)

当 ADC 的转换结果超出窗口阈值时，会调用这个回调函数。

HAL_ADC_EndOfConversionCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)

当 ADC 完成所有的转换序列时，会调用这个回调函数。

HAL_ADC_InjConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)

当注入组转换完成时，会调用这个回调函数。

作者：LiMinyu_IoT

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