代码收藏家 基于GD32F103单片机，实现多路模拟信号采集的ADC DMA方案
市面上常见的32位CM3/CM4内核的单片机通常自带12位精度的ADC外设，可以实现采集精度要求不高的应用场景。
原理：
精度12位，意思是将输入信号转换为12位的二进制数，对应到十进制即2的12次方，就是4096。
一般的MCU的参考电压是3.3V，意味着在将待测电压直接加到单片机引脚的情况下，可以采集0-3.3V之间的电压信号。
当输入电压为0时，转换后的值为0，当输入电压为3.3V时，转换后的值为4095。
计算方式很简单，计算公式：待测电压x / 参考电压3.3 = 转换后的AD码值 / 4095。
下面给出代码。
bsp_adc.h文件中包含外部变量及函数声明。
#ifndef _BSP_ADC_H
#define _BSP_ADC_H
#include "gd32f10x.h"
extern uint16_t adc_value[2];
void bsp_init_adc(void);
void adc_config(void);
void adc_dma_config(void);
#endif
bsp_adc.c中包含具体的函数实现，代码注释已经解释较为清晰，不再赘述。此处用PA1和PA3实现两路采集。
#include "bsp_adc.h"
#include "systick.h"
/* 初始化ADC采集 */
void bsp_init_adc(void)
{
adc_config(); /* 配置GPIO及ADC */
adc_dma_config(); /* 配置DMA */
}
/* 配置GPIO及ADC */
void adc_config(void)
{
/* 使能IO口时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
/* 使能ADC0时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0);
/* 配置ADC时钟 */
rcu_adc_clock_config(RCU_CKADC_CKAPB2_DIV8); /* 8分频后为108/8=13.5M */
/* 配置对应IO口 */
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_1);
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_3);
/* 复位ADC */
adc_deinit(ADC0);
/* 配置ADC独立模式*/
adc_mode_config(ADC_MODE_FREE);
/* 配置ADC连续转换模式*/
adc_special_function_config(ADC0, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);
/* 配置ADC扫描模式，多路采集需要采用扫描模式*/
adc_special_function_config(ADC0, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);
/* 配置ADC数据对齐方式为右对齐*/
adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);
/* 配置ADC规则通道组长度，采集几路就配置为几*/
adc_channel_length_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, 2);
/* 配置ADC规则组，注意这个位置的rank必须从0开始*/
adc_regular_channel_config(ADC0, 0, ADC_CHANNEL_1, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
adc_regular_channel_config(ADC0, 1, ADC_CHANNEL_3, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
/* 配置ADC软件触发转换*/
adc_external_trigger_source_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC0_1_2_EXTTRIG_REGULAR_NONE);
/* 使能转换*/
adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);
/* 使能ADC */
adc_enable(ADC0);
delay_1ms(1);
/* 使能ADC校准*/
adc_calibration_enable(ADC0);
/* 使能ADC的DMA传输 */
adc_dma_mode_enable(ADC0);
/* 使能软件转换 */
adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);
}
/* 配置ADC对应的DMA */
/* GD32F103的ADC0对应DMA0的通道0，用户根据实际情况调整 */
void adc_dma_config(void)
{
/* 定义DMA参数结构体变量 */
dma_parameter_struct dma_init_struct;
/* 使能DMA时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);
/* 复位DMA */
dma_deinit(DMA0, DMA_CH0);
/* 复位DMA参数结构体变量 */
dma_struct_para_init(&dma_init_struct);
/* 初始化各个参数 */
dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)(&ADC_RDATA(ADC0));
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)(&adc_value);
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;
dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_16BIT; /* ADC精度为12位，此处必须大于12位 */
dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_16BIT; /* ADC精度为12位，此处必须大于12位 */
dma_init_struct.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;
dma_init_struct.number = 2U; /* 采集几路就设置为几 */
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
dma_init(DMA0, DMA_CH0, &dma_init_struct);
/* 使能循环模式 */
dma_circulation_enable(DMA0, DMA_CH0);
/* 不使用内存到内存模式 */
dma_memory_to_memory_disable(DMA0, DMA_CH0);
/* 使能DMA通道 */
dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH0);
}
注意：
①配置ADC的多个通道采样周期时，函数adc_regular_channel_config（）的参数rank需要从0开始；
②DMA的外设及内存数据宽度需要大于ADC的精度12位；
③DMA的数据长度根据用户实际情况配置，可以采集几路配置为几，另外需要开启DMA的循环模式。
main.c文件中实现外设初始化及打印转换后的数据。
#include "gd32f10x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "main.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_adc.h"
uint16_t adc_value[2];
int main(void)
{
float V[2];
nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);
/* configure systick */
systick_config();
bsp_init_usart();
bsp_init_adc();
while(1)
{
V[0] = adc_value[0] * 3.3 / 4095.0; /* 计算电压值 */
V[1] = adc_value[1] * 3.3 / 4095.0;
printf("adc_value_0 = %d\r\n",adc_value[0]); /* 打印转换后的12位AD码值 */
printf("v_value_0 = %f\r\n",V[0]); /* 打印计算得到的电压值 */
printf("adc_value_1 = %d\r\n",adc_value[1]);
printf("v_value_1 = %f\r\n",V[1]);
delay_1ms(1000);
}
}
/* retarget the C library printf function to the USART */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)ch);
while(RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
return ch;
}
串口打印结果如图。
其中，
adc_value_0是5V输入通过两个电阻分压后输入到单片机引脚PA1,
adc_value_1是将3.3V直接输入到单片机引脚PA3。
PA1电压采集电路如下图。
由图可知，VBUS一般通过usb供电为5V，PA1引脚的电压即为2.5V，与串口打印数值吻合，说明此处ADC电压采集正确。
通过这种电阻分压的方式，就可以不受单片机引脚耐压3.3V的限制了，理论上就可以自由设置ADC的电压测量范围了。比如此处如果R43选为90K，R44选为10K，理论上就可以实现采集0-33V电压信号了，只需要在程序里加入相应的换算即可。但是，通过这种方式测量电压，需要注意选用精度较高的电阻，同时也可以加一颗旁路电容，减小测量误差。
作者：La Jiankai
