【STM32】定时器TIM触发ADC采样，DMA搬运到内存（超详细讲解）

水深无声 2022-02-04 10:11 3481阅读 0赞

# TIM+ADC+DMA原理 #

一般情况下，当我们需要进行采样的时候，需要用到ADC。例如：需要对某个信号进行定时采样（也就是隔一段时间，比如说2ms）。

本文提供的解决方案是：**使用ADC的定时器触发ADC单次转换的功能，然后使用DMA进行数据的搬运！**

这样只要设置好定时器的触发间隔，就能实现ADC定时采样转换的功能（即采样速率），然后可以在程序的死循环中一直检测DMA转换完成标志，然后进行数据的读取，或者使能DMA转换完成中断，这样每次转换完成就会产生中断。

主要需要解决的一个问题：**定时器触发ADC采样，如何实现？**

定时器触发ADC采样，是属于外部触发转换的一种方式。在《STM32中文参考手册》中，找到了关于这部分的内容：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly95bmd6bWlhby5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

配合上ADC外设的框图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly95bmd6bWlhby5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

可以看出，STM32的ADC1和ADC2用于规则通道的外部触发可以有以上6个事件信号，本文使用`TIM2_CH2触发ADC1`。

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2;   	//使用外部触发模式
    ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE);		//设置外部触发模式使能

对于ADC的配置不太熟悉的，可以参考博文：[【STM32】ADC的基本原理、寄存器（超基础、详细版）][STM32_ADC]、[  
【STM32】ADC库函数、一般步骤详解（实例：内部温度传感器实验）][_STM32_ADC]

同时注意一下外部触发的触发条件：**当外部触发信号被选为ADC规则或注入转换时，只有它的上升沿可以启动转换。**

如何有上升沿呢？定时器配置为**PWM输出模式**，这是重点。通过调用`TIM_OC2Init(Tim2, & TIM_OCInitStructure)`，完成对`TIM2_CH2`的PWM配置。

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;		//选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;		//比较输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1000;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;		//输出极性:TIM输出比较极性低
    TIM_OC2Init(TIM2, & TIM_OCInitStructure);		//初始化外设TIM2_CH2

对于PWM的配置不太熟悉的，可以参考博文：[【STM32】通用定时器的PWM输出（实例：PWM输出）][STM32_PWM_PWM]、[【STM32】通用定时器的基本原理（实例：定时器中断）][STM32]  
  
  
其次，就是**DMA将采样的数据由ADC1外设搬运到内存中**。

配置DMA的外设地址和内存地址，并设置方向为从外设到内存即可。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly95bmd6bWlhby5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

可以看到ADC1可以作为DMA1的外设请求信号，那么ADC1的地址在哪里呢？

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly95bmd6bWlhby5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

根据ADC1寄存器组的起始地址，找到偏移值：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly95bmd6bWlhby5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

最终得到`ADC1_DR_Address=0x4001244C`。

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;				//ADC1地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADC_ConvertedValue; 		//内存地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; 				//方向(从外设到内存)

对于DMA的配置不太熟悉的，可以参考博文：[STM32】DMA基本原理、寄存器、库函数（DMA一般步骤）][STM32_DMA_DMA]

# STM32全部源码 #

本文采用的外设为：**TIM2\_CH2外部触发PA6（ADC1\_CH6）采样，通过DMA1搬运到内存。**

#include "adc.h"
    
    volatile uint16_t ADC_ConvertedValue;			//ADC采样的数据
    #define ADC1_DR_Address ((u32)0x4001244C) //ADC1的地址
    
    //TIM2配置，arr为重加载值，psc为预分频系数
    void TIM2_Init(u16 arr,u16 psc)
    { 
    	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    	
    	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); 		//时钟使能
    
    	//定时器TIM2初始化
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 		//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 			//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 		//设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 		//TIM向上计数模式
    	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);			//根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
    	
    	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;		//选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
    	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;		//比较输出使能
    	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1000;
    	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;		//输出极性:TIM输出比较极性低
    	TIM_OC2Init(TIM2, & TIM_OCInitStructure);		//初始化外设TIM2_CH2
    	
    	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 			//使能TIMx
    	TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE); 
    }
    
    //DMA1配置
    void DMA1_Init()
    { 
    	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);	  			//使能ADC1通道时钟
    	
    	//DMA1初始化
    	DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
    	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;				//ADC1地址
    	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADC_ConvertedValue; 		//内存地址
    	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; 				//方向(从外设到内存)
    	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; 						//传输内容的大小
    	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; 		//外设地址固定
    	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; 			//内存地址固定
    	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord ; //外设数据单位
    	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord ;    //内存数据单位
    	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular  ; 		//DMA模式：循环传输
    	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High ; 		//优先级：高
    	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;   		//禁止内存到内存的传输
    	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);  //配置DMA1
    	
    	DMA_ITConfig(DMA1_Channel1,DMA_IT_TC, ENABLE);		//使能传输完成中断
    
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    	
    	DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);
    }
    
    //GPIO配置，PA6
    void GPIO_Init()
    { 
    	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    	
    	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	  //使能GPIOA时钟
    
    	//PA6 作为模拟通道输入引脚 
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
    }
    
    void Adc_Init(){ 
    	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    	
    	TIM2_Init(30000,7199);		//72000000/7200=10000Hz，每3s采集一次
    	DMA1_Init();
    	GPIO_Init();
    
    	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	  //使能ADC1通道时钟
    
    	//ADC1初始化
    	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; 			//独立ADC模式
    	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  			//关闭扫描方式
    	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;			//关闭连续转换模式
    	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2;   	//使用外部触发模式
    	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; 			//采集数据右对齐
    	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; 			//要转换的通道数目
    	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    	
    	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);				//配置ADC时钟，为PCLK2的6分频，即12Hz
    	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);		//配置ADC1通道6为239.5个采样周期 
    	
    	//使能ADC、DMA
    	ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);
    	ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
     
    	ADC_ResetCalibration(ADC1);				//复位校准寄存器
    	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));				//等待校准寄存器复位完成
     
    	ADC_StartCalibration(ADC1);				//ADC校准
    	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));				//等待校准完成
    	
    	ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE);		//设置外部触发模式使能
    }
    
    //中断处理函数
    void  DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
    { 
    	if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1)!=RESET){ 
    		//中断处理代码
        	printf("The current value =%d \r\n",ADC_ConvertedValue);
    		DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1);
    	}
    }

主程序中只需要调用`Adc_Init()`，然后空循环即可。此时串口调试助手，就会每隔3秒把`ADC_ConvertedValue`的值打印出来了。

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