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stm32f405采样正弦信号定时器激发双重ADC规则组加DMA转运通过FFT计算相位差_stm32f405 dma adc2

作者：人工智能uu | 2024-08-05 03:14:42

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stm32f405 dma adc2

新手小白，自己记录代码，如果有错误，望各位大佬指正。

一：双重ADC配置

  1. void Adc_Init()
  2. {
  3.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  4.   ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
  5.   ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  6.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
  7.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  8.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC2, ENABLE);
  9.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; // adc 1和2 的通道
  10.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
  11.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  12.   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
  13.  
  14.   RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  15.   RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, DISABLE);
  16.   RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC2, ENABLE);
  17.   RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC2, DISABLE); // 重置
  18.   ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_DualMode_RegSimult;
  19.   ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
  20.   ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_2;
  21.   ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2;
  22.   ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
  23.  
  24.   ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  25.   ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  26.   ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
  27.   ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising ;
  28.   ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  29.   ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1; // 通道数
  30.   ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO;
  31.   ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
  32.   ADC_Init(ADC2, &ADC_InitStructure);
  33.   ADC_RegularChannelConfig(ADC2, ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);
  34.   ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);
  35.  
  36.   ADC_MultiModeDMARequestAfterLastTransferCmd(ENABLE); // 多路转化完后触发dma
  37.   ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
  38.   ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
  39.   ADC_Cmd(ADC2, ENABLE);
  40. }

先初始化PC0和PC1，他们对应的通道是10和11。

然后对ADC的公共配置进行了一些设置。

  1. ADC_Mode = ADC_DualMode_RegSimult：这个配置设置了ADC的工作模式为双模式（Dual Mode），并且使用常规并行模式（Regular simultaneous mode）。这意味着ADC同时进行两个常规转换，即ADC1和ADC2同时进行转换。

  2. ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles：这个配置设置了两个采样阶段之间的延迟时间为5个时钟周期。这个延迟时间用于确保ADC电压采样的准确性。

  3. ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_2：这个配置设置了DMA的访问模式为双模式（Dual Mode）。在双模式下，DMA可以同时访问两个ADC数据寄存器，即ADC1和ADC2的数据寄存器。

这里 ADC_DMAAccessMode这个参数需要注意一下，多重ADC模式下的DMA请求有三个模式，模式1是一次转换半个字也就是16位，先传输ADC1的数据再传输ADC2的数据

模式2是一次转运一个字也就是32位，会同时传输ADC1和ADC2的数据，ADC1数据占用高位半字，ADC2占用低位半字。

具体可以看下面这张图：

因为我设置的是模式2，所以后面处理数据的时候要注意一下，可以通过& 0xFFFF 位掩码操作，按位与操作将高位清零，只保留低16位的值，通过>>16右移操作符取得高16位的值。

  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;

  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;

  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising ;

  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1; // 通道数

  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO;

讲一下这个

  1. ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b：这个配置设置了ADC的分辨率为12位。这意味着ADC的转换结果将会以12位的精度进行表示。

  2. ADC_ScanConvMode = DISABLE：这个配置禁用了扫描模式。扫描模式允许ADC按照一组通道的顺序进行连续转换。禁用扫描模式后，ADC将只进行单通道的转换。

  3. ADC_ContinuousConvMode = DISABLE：这个配置禁用了连续转换模式。连续转换模式允许ADC在触发条件满足时连续进行转换。禁用连续转换模式后，ADC将只进行单次转换。

  4. ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising：这个配置设置了外部触发转换的边沿触发方式为上升沿触发。这意味着当外部触发信号的上升沿到来时，ADC将触发转换。

  5. ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right：这个配置设置了ADC数据对齐方式为右对齐。右对齐方式表示ADC转换结果的有效位从低位开始。

  6. ADC_NbrOfConversion = 1：这个配置设置了转换的通道数为1。这意味着ADC将只转换一个通道。

  7. ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO：这个配置设置了外部触发转换的触发源为定时器3的TRGO事件。这意味着当定时器3触发时，ADC将开始转换。

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO;

这两行很关键，因为要使用定时器触发，所以要使用 ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising，而不能使用ADC_ExternalTrigConvEdge_None。

还有一种就是使用ADC_ExternalTrigConvEdge_None，就没有配置外部触发，然后再定时器中断中手动触发 ADC_SoftwareStartConv软件触发

二：DMA配置

  1. void Dma_ADC_Init()
  2. {
  3.  
  4.   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
  5.   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  6.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);
  7.   DMA_DeInit(DMA2_Stream0);
  8.   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = sampledot;
  9.   DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
  10.   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
  11.   DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable;
  12.   DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
  13.   DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)&sampledata; // 要存入的值	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst=DMA_MemoryBurst_Single;
  14.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
  15.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  16.   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
  17.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)0x40012308; // adc地址
  18.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
  19.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
  20.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  21.   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  22.  
  23.   DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStructure);
  24.   DMA_ITConfig(DMA2_Stream0, DMA_IT_TC, ENABLE);
  25.   DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE);
  26.  
  27.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream0_IRQn;   // DMA2_Stream0中断
  28.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 抢占优先级1
  29.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        // 子优先级1
  30.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;           // IRQ通道使能
  31.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  32. }

这个没什么好说的，查表可以看到ADC是DMA2的请求映射。

 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;

这行代码用于配置DMA的内存和外设数据大小，将其设置为字（Word）大小。如果你上面的多重ADC模式下的DMA请求配置为模式1，你就要设置成半字，模式2就设置成字

三：定时器激发配置

  1. void Tim3_Init(u16 arr, u16 psc)
  2. {
  3.   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitstruct;
  4.   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
  5.   TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_Period = arr;
  6.   TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_Prescaler = psc;
  7.   TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  8.   TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  9.   TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitstruct);
  10.   // TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
  11.   TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update);
  12.   TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
  13. }

  1. TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update);：选择定时器3的输出触发源为更新事件。也就是说，当定时器3发生更新事件时，会产生一个输出触发信号。当ADC接收到这个触发信号就会自动执行转换。

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); 这行代码的作用是配置定时器3的更新中断使能。我这里不需要使用到中断，所以就注释了。

四：DMA中断处理数据

  1. void DMA2_Stream0_IRQHandler(void)  
  2. {
  3.   	if(DMA_GetITStatus(DMA2_Stream0, DMA_IT_TCIF0))  //判断DMA传输完成中断  
  4.     {
  5. 		  TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);//失能时钟，进行计算
  6.           //处理数据
  7.           calculatePhase();
  8.  
  9.           DMA_ClearITPendingBit(DMA2_Stream0, DMA_IT_TCIF0);
  10. 		  TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能时钟，进行计算
  11.     }
  12. }

计算正弦波的相位差。

五：数据处理函数

  1. void calculatePhase()
  2. {
  3.   for (i = 0; i < FFT_LENGTH; i++)
  4.   {
  5.     // Voltage[0] = ((double)(ADC_Value[0] >> 16) / 4096) * 3.3;    // 计算对应的电压      >>16取高16位数据即ADC2数据
  6.     // Voltage[1] = ((double)(ADC_Value[1] & 0xFFFF) / 4096) * 3.3; // 计算对应的电压  &0xffff取低16位数据即ADC1数据
  7.     adcbuff1[i] = (double)(sampledata[2 * i] >> 16) * 3.3 / 4096;
  8.     adcbuff2[i] = (double)(sampledata[2 * i] & 0xFFFF)* 3.3 / 4096;
  9.   }
  10.   for (i = 0; i < FFT_LENGTH; i++) // 生成信号序列
  11.   {
  12.     fft_inputbuf1[2 * i] = (float)(adcbuff1[i]); // 生成输入信号实部
  13.     fft_inputbuf1[2 * i + 1] = 0;                // 虚部全部为0
  14.   }
  15.   arm_cfft_radix4_f32(&scfft, fft_inputbuf1);                   // FFT计算（基4）
  16.   arm_cmplx_mag_f32(fft_inputbuf1, fft_outputbuf1, FFT_LENGTH); // 把运算结果复数求模得幅值
  17.  
  18.   max1 = fft_outputbuf1[1];
  19.   maxb1 = 1;
  20.   for (i = 1; i < FFT_LENGTH; i++)
  21.   {
  22.     if (fft_outputbuf1[i] > max1)
  23.     {
  24.       max1 = fft_outputbuf1[i];
  25.       maxb1 = i;
  26.     }
  27.   } // 取最大幅值谐波
  28.  
  29.   for (i = 0; i < FFT_LENGTH; i++) // 生成信号序列
  30.   {
  31.     fft_inputbuf2[2 * i] = (float)(adcbuff2[i]); // 生成输入信号实部
  32.     fft_inputbuf2[2 * i + 1] = 0;                // 虚部全部为0
  33.   }
  34.   phase1 = atan2(fft_inputbuf1[2 * (maxb1) + 1], fft_inputbuf1[2 * (maxb1)]) * 180 / PI + 90;
  35.   arm_cfft_radix4_f32(&scfft, fft_inputbuf2);                   // FFT计算（基4）
  36.   arm_cmplx_mag_f32(fft_inputbuf2, fft_outputbuf2, FFT_LENGTH); // 把运算结果复数求模得幅值
  37.  
  38.   max2 = fft_outputbuf2[1];
  39.   maxb2 = 1;
  40.   for (i = 1; i < FFT_LENGTH; i++)
  41.   {
  42.     if (fft_outputbuf2[i] > max2)
  43.     {
  44.       max2 = fft_outputbuf2[i];
  45.       maxb2 = i;
  46.     }
  47.   } // 取最大幅值谐波
  48.   phase2 = atan2(fft_inputbuf2[2 * (maxb2) + 1], fft_inputbuf2[2 * (maxb2)]) * 180 / PI + 90;
  49.   phasetrue = fabs(phase1 - phase2);
  50. }

这个傅里叶变换我暂时还不懂，是直接copy网上大佬的，等我懂了再来解释一下。 

五：主函数 

  1. uint32_t* MyADC_GetValue(void)
  2. {
  3.  
  4. 	for(uint8_t i=0; i<2; i++)
  5. 	{
  6. 		MyADC_Value[i] = sampledata[i];
  7. 	}
  8.  
  9. 	//返回ADC的采样值
  10. 	return MyADC_Value;
  11. }
  12. int main(void)
  13. {
  14.   Dma_ADC_Init();
  15.   Adc_Init();
  16.   Tim3_Init(fft_arr-1,fft_psc-1);
  17.   TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
  18.  
  19.   while (1)
  20.   {
  21.     /* code */
  22.  
  23.     ADC_Value = MyADC_GetValue();					  // 获取ADC的采样值
  24. 		Voltage[0] = ((double)(ADC_Value[0] >>16 ) / 4096) * 3.3; // 计算对应的电压
  25. 		Voltage[1] = ((double)(ADC_Value[1] & 0xFFFF ) / 4096) * 3.3; // 计算对应的电压
  26.   }
  27.   
  28. }

 我这里是为了验证采集的数据是否存在问题，我用正点DS100输出的电压总比我采集到的电压小0.04V，不知道哪里有问题，如果有知道的大佬可以指点一下，不胜感激。

最后，我的代码有可能存在错误的地方，如果有希望各位大佬可以指出来，谢谢。

六：补充

记录一下怎么调用DSP库实现FFT变换，通过1,2步骤出现3就代表成功，然后在头文件包含arm_math.h，最后定义一下内核就能使用了。

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