STM32的HAL库开发---单通道ADC过采样实验

一、如何用过采样和求均值的方式提高ADC的分辨率？

（1）如何确定过采样率

根据要增加的分辨率位数计算过采样频率方程：

假如ADC原来的分辨率是12位的，如果想提高为13位的，那么过采样频率就是原来采样频率的四倍，也就是说，原来一个周期采样一次，现在需要采样4次。这个分辨率是有局限性的，不可能无限提高它。

(2) 如何求均值

举个例子：12位分辨率的ADC提高4位分辨率，采样频率就要提高256倍，即需要256次采集才能得到一次16位分辨率的数据。

然后将这256次采集结果求和，求和的结果再右移4位，就得到提高分辨率后的结果。

注意：提高N 位分辨率，需要右移N位

二、实验介绍

1、功能描述通过DMA读取数据

通过ADC1通道1（PA1）过采样实现16位分辨率采集电压，并显示ADC转换的数字量及换算后的电压值

2、确定最小刻度

VREF+ = 3.3V ---> 0V ≤ VIN ≤ 3.3V --->最小刻度 = 3.3 / 65536

3、确定转换时间

采样时间设置为最小值1.5个ADC时钟周期，可以得到转换时间为1.17us * 256

4、模式组合

连续转换模式、不扫描模式

三、编程实战

通过ADC1的通道1（PA1）采集电压，16位分辨率

dma.c源程序

#include "./BSP/DMA/dma.h"
#include <string.h>

extern ADC_HandleTypeDef hadc;
DMA_HandleTypeDef hdma;
//配置ADC1的DMA1的通道1请求
void DMA_Init(void)
{
	//开启DMA1时钟
	__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
	
	//配置DMA1通道  因为ADC1连接在DMA1的通道1  这个在使用手册可以查找到
	hdma.Instance = DMA1_Channel1;
	
	//外设到内存
	hdma.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
	//内存为16位
	hdma.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
	//内存递增
	hdma.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
	//循环搬运 
	//当启动了循环模式，数据传输的数目变为0时，将会自动地被恢复成配置通道时设置的初值，DMA操作将会继续进行。
	hdma.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
	//外设16位
	hdma.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
	//外设地址不递增
	hdma.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
	//通道1优先级为中
	hdma.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;

	//配置DMA的通道1为外设到内存
	HAL_DMA_Init(&hdma);
	
	//将DMA句柄于ADC句柄连接起来 可以理解为将这个DMA句柄拷贝到ADC句柄里的DMA句柄上
	__HAL_LINKDMA(&hadc,DMA_Handle,hdma);
}

//标志DMA数据搬运完
uint8_t state = 0;
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
	if(DMA1->ISR & (1 << 1))
	{
		state = 1;
		//清除中断标志位
		DMA1->IFCR |= (1 << 1);
	}
	DMA1->IFCR |= (1 << 0);
}

adc.c源程序

#include "./BSP/ADC/adc.h"
#include "string.h"

extern DMA_HandleTypeDef hdma;
uint16_t ADC_data[256];
ADC_HandleTypeDef hadc;
//配置ADC1的通道1 PA1进行
void ADC_Init(void)
{
	hadc.Instance = ADC1;
	//配置ADC连续转换模式 就是ADC转换完成一次后会自动下一次转换
	hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
	//转换结果采用右对齐
	hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
	//不开启间断模式
	hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
	//ADC触发选用软件触发
	hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
	//设置ADC转换数量的 SQR1的L位
	hadc.Init.NbrOfConversion = 1;
	//设置间断模式写转换一次转换数量
	hadc.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
	//不开启扫描模式 因为就一个通道
	hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
	
	//设置ADC为软件触发转换
	HAL_ADC_Init(&hadc);
	
	//开启ADC校准
	HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc);
	
	ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
	
	//配置通道1
	sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
	//通道1第一个转换
	sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
	//采样周期采用1.5
	sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;
	
	//配置ADC通道一为第一个转换
	HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);
	
	memset((void*)ADC_data,0,256);
	
	//这句话最好写 不然下面那个会把半传输中断也开开  这里就会开一个中断 因为下面那个函数回把ADC半传输回调函数复制 
	//这句话不写也行 但是中断里边要清除所有位  不然卡在中断
	HAL_DMA_Start_IT(&hdma, (uint32_t)&ADC1->DR, (uint32_t)ADC_data, 256);
	
	//开启DMA传输 这个函数里边会把中断都打开
	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc, (uint32_t* )ADC_data, 256);
}


void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	//开启ADC1时钟
	__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
	
	//开启GPIOA时钟
	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;
	
	GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
	GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_1;
	GPIO_Init.Pull = GPIO_NOPULL;
	
	//设置PA1为模拟输入模式
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Init);
	
	//使能DMA1通道1中断
	HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
	
	//设置中断优先级
	HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn,2,2);
}