《ATK-DFPGL22G之FPGA开发指南_V1.0》第三十五章
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第三十五章 多通道ADC采集（DMA读取）实验
本章介绍APM32E103的DMA进行多通道的ADC采集。通过本章的学习，读者将学习到DMA、ADC的使用。
本章分为如下几个小节：
35.1 硬件设计
35.2 程序设计
35.3 下载验证
35.1 硬件设计
35.1.1 例程功能
1. ADC1采集通道1~7上的电压，并在LCD上显示ADC转换后电压的数字量和换算后的模拟量
2. LED0闪烁，指示程序正在运行
35.1.2 硬件资源
1. LED
LED0 - PB5
2. 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块（仅限MCU屏，16位8080并口驱动）
3. ADC1
通道1 - PA1
通道2 - PA2
通道3 - PA3
通道4 - PA4
通道5 - PA5
通道6 - PA6
通道7 - PA7
4. DMA1
通道1
35.1.3 原理图
本章实验使用的ADC1为APM32E103的片上资源，因此没有对应的连接原理图。
35.2 程序设计
35.2.1 Geehy标准库的DMA驱动
本章实验中对DMA的操作与上一章实验中对DMA的操作完全一致，因此请见第34.2.1小节中Geehy标准库的DMA驱动的相关内容。
35.2.2 Geehy标准库的ADC驱动
本章实验与上一章实验中对ADC的操作十分类似，不过本章实验是配置、使能和读取ADC1的通道1~7，因此请见第34.2.2小节中Geehy标准库的ADC驱动的相关内容。
35.2.3 ADC驱动
本章实验的ADC驱动主要负责向应用层提供ADC的初始化和启动ADC的DMA采集函数，同时实现了DMA的中断回调函数。本章实验中，ADC的驱动代码包括adc.c和adc.h两个文件。
ADC驱动中，对DMA、GPIO、ADC的相关宏定义，如下所示：
/* ADC通道定义 */
#define ADC_ADCX ADC1
#define ADC_ADCX_CHY_CLK_ENABLE() do{ RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC1); }while(0)
#define ADC_ADCX_DMAx DMA1_Channel1
#define ADC_ADCX_DMAx_IRQn DMA1_Channel1_IRQn
#define ADC_ADCX_DMAx_IRQHandler DMA1_Channel1_IRQHandler
ADC驱动中，ADC的初始化函数，如下所示：
/**
* @brief 初始化ADC和DMA
* @note 公式：TCONV=采样时间+12.5个周期
* 采样时间由 SMPCYCCFGx位控制，最小采样周期为1.5个，当
* ADCCLK=14MHz，采样时间为1.5周期：TCONV=1.5l,周期+12.5,周期=14,周期=1us。
* @param 无
* @retval无
*/
void adc_dma_init(uint32_t mar)
{
ADC_Config_T adc_init_struct;
GPIO_Config_T gpio_init_struct;
DMA_Config_T dma_init_struct;
/* 使能ADC时钟 */
ADC_ADCX_CHY_CLK_ENABLE();
/* 置ADC分频因子6，120MHz/6=20MHz,ADC时间频率不能超过20MHz */
RCM_ConfigADCCLK(RCM_PCLK2_DIV_6);
/* 使能ADC1通道1/2/3/4/5/6/7输入引脚端口时钟 */
RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA);
if ((uint32_t)ADC_ADCX_DMAx > (uint32_t)DMA2)
{ /* 使能DMA2时钟 */
RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_DMA2);
}
else
{ /* 使能DMA1时钟 */
RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_DMA1);
}
/* ADC1通道1/2/3/4/5/6/7输入引脚 */
gpio_init_struct.pin = GPIO_PIN_1 |
GPIO_PIN_2 |
GPIO_PIN_3 |
GPIO_PIN_4 |
GPIO_PIN_5 |
GPIO_PIN_6 |
GPIO_PIN_7;
gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_ANALOG; /* 模拟输入 */
GPIO_Config(GPIOA, &gpio_init_struct); /* 配置ADC1通道输入引脚 */
ADC_Reset(ADC_ADCX); /* 复位ADC1 */
/* 配置ADC */
adc_init_struct.mode = ADC_MODE_INDEPENDENT; /* ADC工作模式：独立模式 */
adc_init_struct.scanConvMode = ENABLE; /* 使能扫描模式 */
adc_init_struct.continuosConvMode = ENABLE; /* 使能连续转换模式 */
/* 转换由软件而不是外部触发启动 */
adc_init_struct.externalTrigConv = ADC_EXT_TRIG_CONV_None;
adc_init_struct.dataAlign = ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;/* ADC数据右对齐 */
/* 顺序进行规则转换的ADC通道的数目 */
adc_init_struct.nbrOfChannel = 7;
ADC_Config(ADC_ADCX, &adc_init_struct); /* 初始化外设ADCx的寄存器 */
ADC_EnableDMA(ADC_ADCX); /* 使能ADC发出DMA请求 */
ADC_Enable(ADC_ADCX); /* 使能指定的ADC1 */
ADC_ResetCalibration(ADC_ADCX); /* 使能复位校准 */
while(ADC_ReadResetCalibrationStatus(ADC1)); /* 读取指定的ADC校准重置状态 */
ADC_StartCalibration(ADC1); /* 开始校验 */
while(ADC_ReadCalibrationStartFlag(ADC1)); /* 获取指定的ADC校准开始标志 */
/* 配置ADC通道 */
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道1 */
ADC_CHANNEL_1,
1,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道2 */
ADC_CHANNEL_2,
2,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道3 */
ADC_CHANNEL_3,
3,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道4 */
ADC_CHANNEL_4,
4,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道5 */
ADC_CHANNEL_5,
5,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道6 */
ADC_CHANNEL_6,
6,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
ADC_ConfigRegularChannel(ADC_ADCX, /* 配置指定ADC规则通道7 */
ADC_CHANNEL_7,
7,
ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);
DMA_Reset(ADC_ADCX_DMAx); /* 复位DMA1 */
while (ADC_ADCX_DMAx->CHCFG_B.CHEN != RESET); /* 等待DMA可配置 */
/* 外设基地址 */
dma_init_struct.peripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->REGDATA;
/* DMA内存基地址 */
dma_init_struct.memoryBaseAddr = mar;
/* 数据传输方向 */
dma_init_struct.dir = DMA_DIR_PERIPHERAL_SRC;
/* 传输的数据项数目 */
dma_init_struct.bufferSize = 0;
/* 外设增量模式 */
dma_init_struct.peripheralInc = DMA_PERIPHERAL_INC_DISABLE;
/* 存储器递增模式 */
dma_init_struct.memoryInc = DMA_MEMORY_INC_ENABLE;
/* 外设数据大小 */
dma_init_struct.peripheralDataSize = DMA_PERIPHERAL_DATA_SIZE_HALFWORD;
/* 存储器数据大小 */
dma_init_struct.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_HALFWORD;
/* 正常工作模式 */
dma_init_struct.loopMode = DMA_MODE_NORMAL;
/* 优先级 */
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
/* DMA通道x没有设置为内存到内存传输 */
dma_init_struct.M2M = DMA_M2MEN_DISABLE;
/* 配置DMA通道 */
DMA_Config(ADC_ADCX_DMAx, &dma_init_struct);
DMA_ClearStatusFlag(DMA1_FLAG_TC1); /* 清除指定DMA通道的标志 */
NVIC_EnableIRQRequest(ADC_ADCX_DMAx_IRQn, 3, 0);/* 配置DMA中断 */
DMA_EnableInterrupt(ADC_ADCX_DMAx, DMA_INT_TC); /* 使能DMA通道传输完成中断 */
}
从上面的代码中可以看出，本章实验的ADC初始化与上一章实验中的ADC初始化步骤基本一致，不过本章实验的ADC初始化函数中配置了ADC1的通道1~通道7，一共七个通道。
ADC驱动中，启动ADC的DMA采集的函数和DMA的中断回调函数均与上一章实验中的函数一致，请见第34.2.3小节中的相关内容。
35.2.4 实验应用代码
本章实验的应用代码，如下所示：
#define ADC_DMA_BUF_SIZE (7 * 50) /* ADC DMA缓冲区大小 */
static uint16_t g_adc_dma_buf; /* ADC DMA缓冲区 */
extern uint8_t g_adc_dma_sta; /* DMA传输完成标志 */
int main(void)
{
uint16_t i;
uint8_t j;
uint32_t sum;
uint16_t adcdata;
uint16_t voltage;
NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4); /* 设置中断优先级分组为组4 */
sys_apm32_clock_init(15); /* 配置系统时钟 */
delay_init(120); /* 初始化延时功能 */
usart_init(115200); /* 初始化串口 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
adc_dma_init((uint32_t)g_adc_dma_buf); /* 初始化ADC多通道和DMA */
adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 使能一次DMA传输ADC数据 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "APM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC DMA TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 12, 12, "ADC1_CH1_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 122, 200, 12, 12, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE);
lcd_show_string(30, 140, 200, 12, 12, "ADC1_CH2_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 152, 200, 12, 12, "ADC1_CH2_VOL:0.000V", BLUE);
lcd_show_string(30, 170, 200, 12, 12, "ADC1_CH3_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 182, 200, 12, 12, "ADC1_CH3_VOL:0.000V", BLUE);
lcd_show_string(30, 200, 200, 12, 12, "ADC1_CH4_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 212, 200, 12, 12, "ADC1_CH4_VOL:0.000V", BLUE);
lcd_show_string(30, 230, 200, 12, 12, "ADC1_CH5_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 242, 200, 12, 12, "ADC1_CH5_VOL:0.000V", BLUE);
lcd_show_string(30, 260, 200, 12, 12, "ADC1_CH6_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 272, 200, 12, 12, "ADC1_CH6_VOL:0.000V", BLUE);
lcd_show_string(30, 290, 200, 12, 12, "ADC1_CH7_VAL:", BLUE);
lcd_show_string(30, 302, 200, 12, 12, "ADC1_CH7_VOL:0.000V", BLUE);
while (1)
{ /* 等待DMA传输结束 */
if (g_adc_dma_sta == 1)
{
/* 遍历处理7个通道的数据 */
for (j = 0; j < 7; j++)
{
sum = 0;
/* 对ADC的多次采样值进行均值滤波 */
for (i = 0; i < (ADC_DMA_BUF_SIZE / 7); i++)
{
sum += g_adc_dma_buf[(7 * i) + j];
}
adcdata = sum / (ADC_DMA_BUF_SIZE / 7);
lcd_show_xnum(114, 110 + (j * 30), adcdata, 5, 12, 0, BLUE);
/* 计算实际电压值（扩大1000倍） */
voltage = (adcdata * 3300) / 4095;
lcd_show_xnum(108,
122 + (j * 30),
voltage / 1000,
1,
12,
0,
BLUE);
/* 显示电压值的小数部分（保留三位小数） */
lcd_show_xnum(118,
122 + (j * 30),
voltage % 1000,
3,
12,
0x80,
BLUE);
g_adc_dma_sta = 0; /* 清除DMA传输结束标志 */
adc_dma_enable(ADC_DMA_BUF_SIZE); /* 使能下一次DMA传输ADC数据 */
}
}
LED0_TOGGLE();
delay_ms(100);
}
}
本章实验的应用代码与上一章实验中的引用代码基本一致，只不过本章实验要处理的是7个ADC通道的数据，因此DMA传输的目的存储器容量的定义变大了，随后便可在DMA传输完成后，采用与上一章实验一样的处理方式处理ADC采集并转换后的数据，最后将每个通道采集到电压的数字量和模拟量显示置LCD上。
35.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上不断地刷新显示ADC1通道1~通道7（PA1引脚~PA7引脚）采集到电压的数字量和模拟量，此时可以通过杜邦线给PA1至PA7中的任意一个或多个引脚接入不同的电压值（注意共地，且输入电压不能超过3.3V，否则可能损坏开发板），可以看到LCD上显示的电压数字量和模拟量也随之改变。
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