STM32f103的数电采集电路的双ADC的设计与使用

STM32F103C8T6拥有3个ADC，其独立使用已经在本文的3.1.3里面有详细的介绍，这里主要是介绍双ADC的同时使用，即STM32的同步规则模式使用。在此模式在规则通道组上执行时，外部触发来自ADC1的规则组多路开关(由ADC1_CR2寄存器的EXTSEL[2:0]选择)，它同时给ADC2提供同步触发。此功能必须使用DMA通道。同时两组数据是公用一个寄存器，ADC1数据在低16位，ADC2数据在高16位。由于保证数据稳定，在双ADC同步规则模式的情况下，还添加了多通道同时采样。


9 ~5 J; a, d* B; X: N) rADC1和ADC2，工作方式采用了同步规则模式，使得两个ADC可以同时对不同的AD输入进行采集和数据存储和传输，而且相互不影响，也可以确保采样时间的减少，同时两个ADC都是使用4通路同时采集，确保了数据的稳定性。


多功能采集显示平台使用的芯片是STM32F103ZET6，片上资源提供了ADC123共3路ADC模块，为了布线方便以及使用的习惯，多功能采集显示平台采用了ADC1的Chanel 4~7，占用IO口PA 4~7，以及ADC2的Chanel 10~13，占用IO口PC 0~3。
5 y' l7 ~3 @5 x2 U. w$ o
. u0 M+ h- Y+ s
使用时有几点需要注意的：
, H( S' i8 {6 g

1．选择正确的模式：ADC_Mode_RegSimult，即DUALMOD[3:0] = 0110，ADC2在双模式中，这些位为保留位
: J  j( Q% s) T% N0 |! y
/ M+ r+ F- j6 M* s+ k5 m* t
, o6 x0 O1 U9 w* d2．开启ADC的DMA，在双ADC模式里，为了在主数据寄存器上读取从转换数据，必须使能DMA位，即使不使用DMA传输规则通道数据。只有ADC1和ADC3能产生DMA请求。所以只需设置ADC1的DMA：ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

: P! }2 t& T* U+ L! f6 p
/ |; }" Z9 l- f! C& V3．ADC2的转换数据存在ADC1_DR的高半字；

. V5 B1 R- \0 `7 x3 E' H
4．不要在2个ADC上转换相同的通道(两个ADC在同一个通道上的采样时间不能重叠)。


3 R& \; O$ e3 O5．ADC2的CR2寄存器的第20位——EXTTRIG：规则通道的外部触发转换模式必须开启（软件启动的时候也要），这样才能利用到ADC1的触发信号。不然的话，需要手动再软启动一次ADC2，例如ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);
5 [" z" |" G2 P6 V' [4 V3 u$ y1 e$ W

但是，假如你设置了这个位之后，就不需要手动软启动ADC2了，所以考虑到同步，这样比较好。用ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2, ENABLE);为什么可以，一方面它 也设置了EXTTRIG位，另一方面也设置了SWSTART。但我觉得先用ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);的话，一会只要ADC1一启动，两者就同 时启动了，这样更正确一点。
7 B4 u! L$ `* l9 e7 r& r

5 H1 b$ x4 B& m+ M% h' N以下是ADC1配置代码和使能代码：
1 H# `$ t: r1 B0 I: |8 {6 \

1. //初始化ADC1  
   0 y5 f- N7 U" N! Z% U5 m- \# v" ^
2. //这里采用多通道连续采样，并用DMA1的通道传送  
   * v3 @" ^+ T( \% ]% ?: m0 Q7 v; C
3. //我们默认将开启通道4~7  
   
4. //相应管脚PA4~7  
   5 O3 B: l$ C* L9 R
5. void Adc1_Multi_Init(void)  
   # T# `& j! t! d1 B2 G
6. {     
   * q+ I+ c8 Q; ~6 t2 X
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
   
9.   
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1    , ENABLE );   //使能ADC1通道时钟  
    ) T7 ~. ^/ m8 x: ~) U. p
11.    
    
12.   
    8 @' Z3 {; E* a1 j  e& p
13.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M  
    
14.   
    
15.     //PA1 作为模拟通道输入引脚  
    
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;  
    
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    $ B9 E# P3 Q  ]' Q
18.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   
    5 y; g" Q9 J2 @; d; f7 J
19.   
    
20.     ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值  
    
21.   
    
22.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;    //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式  
    + M6 q2 J9 Y+ K' Q+ F. x
23.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; //模数转换工作在扫描模式  
    , d7 d' y) e! z
24.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模数转换工作在连续转换模式  
    
25.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动  
    ! I* h; j) L. b
26.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  //ADC数据右对齐  
    
27.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目  
    
28.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器     
    
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    ( K* E: ]# S5 [
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    : d' _: ?9 B  ?) [) D) M! p
34.   
    0 P) g/ m& O+ O7 ~
35.     // 开启ADC的DMA支持（要实现DMA功能，还需独立配置DMA通道等参数）  
    
36.     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);  
    
37. }     
    9 q, X3 [4 v7 C
38. //计算多通道ADC值  
    
39. //AD_Value[]是DMA目标地址的数组空间  
    
40. u16 Get_Multi_Adc1(void)  
    
41. {  
    
42.     u32 temp_val=0;  
    
43.     u8 t;  
      B3 d! k2 {8 Y9 B" y
44.     for(t=0;t<4;t++)  
    
45.     {  
    
46.         temp_val+=(AD_Value[t] & 0xffff);  
    0 U; w( k, q) y9 g
47.     }  
    
48.     return temp_val/4;  
    
49. }

复制代码

主要需要修改的是这句话，使得ADC处于同步规则组模式。
3 f+ Q( }5 G3 V

1. <strong>ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;  //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式</strong>

复制代码

AD_Value[]是32位的，用于DMA传送的目标的ADC数据数组。其中高16位是ADC2的数据，地16位的是ADC1的数据。
8 \7 _; b2 b7 `+ v$ f


7 h- @  t  ~. u; X1 u其次是ADC2配置代码和使能代码：
/ \  N4 j# M/ Q7 F! S  ~

1. //初始化ADC2  
   . j2 s9 D9 \# l- Z: s
2. //这里采用多通道连续采样，并用DMA1的通道传送  
   
3. //我们默认将开启通道10~13  
   
4. //相应管脚PC0~3  
   
5. void Adc2_Multi_Init(void)  
   
6. {     
   
7.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;   
   # t, h: l9 E2 V, S, ~! a7 Y& H
8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
     w6 A$ s9 {. W6 N1 B/ ~
9.   
   . c2 X9 w* a. Q2 y( |/ }1 v
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_ADC2    , ENABLE );   //使能ADC2通道时钟  
    ! k, S/ \+ A$ B- n6 G) U) [
11.    
    
12.   
    
13.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M  
    2 V  V" ^5 M% X% [$ G- o# r7 ^
14.   
    ) ~1 t! u9 i6 N! V# |0 i5 e
15.     //PB0,1 作为模拟通道输入引脚  
    7 ~9 p0 n& ~! p: T
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;  
    
17.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚  
    7 `+ j( U: Q2 ]9 m% i
18.     GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);   
    
19.   
    
20.     ADC_DeInit(ADC2);  //复位ADC2,将外设 ADC2 的全部寄存器重设为缺省值  
    
21.   
    $ k# F1 z, ?: p, d/ b
22.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegSimult;    //ADC工作模式:ADC1同步规则组模式  
    
23.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =ENABLE; //模数转换工作在扫描模式  
    + H5 M' K3 \4 k5 p/ [2 |" @7 b
24.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //模数转换工作在连续转换模式  
    
25.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动  
    : Z& a+ P7 U: G! B, I4 W
26.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  //ADC数据右对齐  
    2 J8 v( t& E' A0 Q+ Q  n. @( g. S7 a
27.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目  
    
28.     ADC_Init(ADC2, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器     
    6 A8 U! `7 d  |2 }6 Z
29.   
    
30.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    . ]# n" t2 d7 x$ o1 i- B9 u
31.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_11, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
32.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_12, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
33.     ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_13, 4, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  
    
34.   
    
35.     ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);                                        //使能ADC2的外部触发模式   
    9 f! q/ f! X8 D
36.   
    ! u2 ^% o7 n1 }) s, z  a0 C
37.     // 开启ADC的DMA支持（要实现DMA功能，还需独立配置DMA通道等参数）  
    ( F% _- {: L9 A' J" R- f+ H8 k) q/ ~7 f7 ^
38.     //ADC_DMACmd(ADC2, ENABLE);  
    
39. }   

复制代码

1. //计算多通道ADC值  
   
2. //AD_Value2[]是DMA目标地址的数组空间  
   * Z# ~0 P8 v' j7 w
3. u16 Get_Multi_Adc2(void)  
   7 A% h6 M6 u  Q& k5 l
4. {  
   9 d9 f0 l- N+ r" f+ q3 Q- H
5.     u32 temp_val=0;  
   
6.     u8 t;  
   . l; l+ I# S7 I9 o, [, q' L. X# }
7.     for(t=0;t<4;t++)  
   
8.     {  
   ! Q% V8 m' N' j. v
9.         temp_val+=((AD_Value[t]>>16) & 0xffff);  
   
10.     }  
    
11.     return temp_val/4;  
    , I1 l, ^) B9 i9 v
12. }

复制代码

ADC2主要需要添加下面语句，用于ADC1触发ADC2的工作。
, `, C0 f. s% g; {' x

1. ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);//使能ADC2的外部触发模式

复制代码

AD_Value[]是32位的，用于DMA传送的目标的ADC数据数组。其中高16位是ADC2的数据，地16位的是ADC1的数据。这里使用AD_Value[t]>>16进行移位操作，获取数据。

" Y! R4 L5 _& ?+ m6 a. |
' t! c, H, c( \: k
% A! Y) }6 ^3 @1 x1 E

请教一个问题，使用AD_Value[t]>>16取高16位数据的时候，DMA同时也在向AD_Value写入数据，取出的数据多半会产生混乱。请问这个问题如何解决？