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如何在MCU内完成ADC?

2018年08月31日 10:00 次阅读

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。

如何在MCU内完成ADC?

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);

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该如何对8位以及32位的MCU进行选择?8位和32位MCU在功能上仍是互为辅助、各有千秋,这其中的诀...

发表于 2018-08-16 17:37 363次阅读
8位和32位MCU在功能上有什么区别?如何选择?

SYSCLK时钟源三个来源:HSI RC、HSE...

ARM公司只生产内核标准,不生产芯片。ST、TI这样的公司从ARM公司那里购买内核,然后外加自己的总...

发表于 2018-08-16 10:11 453次阅读
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